2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)提升核心素養(yǎng) 動量、沖量、動量定理（原卷版）.docx

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第六章　碰撞與動量守恒定律考查內(nèi)容自主命題卷全國卷考情分析動量　動量定理2021·湖南卷·T22019·北京卷·T242020·全國卷Ⅰ·T142019·全國卷Ⅱ·T252018·全國卷Ⅰ·T142018·全國卷Ⅱ·T152018·全國卷Ⅲ·T25動量守恒定律2021·山東卷·T112021·廣東卷·T132021·河北卷·T132020·江蘇卷·T12(3)2020·北京卷·T132019·江蘇卷·T12(1)2018·天津卷·T9(1)2018·海南卷·T142021·全國乙卷·T142020·全國卷Ⅱ·T212020·全國卷Ⅲ·T152018·全國卷Ⅱ·T24動量和能量的綜合2020·天津卷·T112020·山東卷·T182018·全國卷Ⅰ·T24實驗：驗證動量定理2021·江蘇卷·T112020·全國卷Ⅰ·T23試題情境生活實踐類安全行車(安全氣囊)、交通運輸(機車碰撞、噴氣式飛機)、體育運動(滑冰接力、球類運動)、火箭發(fā)射、爆炸、高空墜物學(xué)習(xí)探究類氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞、斜槽末端小球碰撞學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 6.1動量、沖量、動量定理一、動量、動量變化、沖量1．動量(1)定義：物體的與的乘積．(2)表達式：p＝.(3)方向：動量的方向與的方向相同．2．動量的變化(1)因為動量是矢量，動量的變化量Δp也是，其方向與速度的改變量Δv的方向．(2)動量的變化量Δp，一般用末動量p′減去初動量p進行矢量運算，也稱為動量的增量．即Δp＝3．沖量(1)定義：與的乘積叫做力的沖量．(2)公式：.(3)單位：.(4)方向：沖量是，其方向．二、動量定理1．內(nèi)容：物體在一個運動過程始末的等于它在這個過程中所受合力的沖量．2．公式：或.3．動量定理的理解(1)動量定理反映了力的沖量與之間的因果關(guān)系，即合力的沖量是原因，物體的是結(jié)果．(2)動量定理中的沖量是的沖量，而不是某一個力的沖量，它可以是合力的沖量，可以是各力沖量的矢量和，也可以是外力在不同階段沖量的矢量和．(3)動量定理表達式是式，等號包含了大小相等、方向相同兩方面的含義．對動量和沖量的理解1．動能、動量、動量變化量的比較學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 動能動量動量變化量定義物體由于運動而具有的能量物體的質(zhì)量和速度的乘積物體末動量與初動量的矢量差定義式Ek＝mv2p＝mvΔp＝p′－p標矢性標量矢量矢量特點狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek＝，Ek＝pv，p＝，p＝聯(lián)系(1)都是相對量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動能發(fā)生變化，則動量一定也發(fā)生變化；但動量發(fā)生變化時動能不一定發(fā)生變化2.沖量的三種計算方法公式法利用定義式I＝Ft計算沖量，此方法僅適用于計算恒力的沖量，無須考慮物體的運動狀態(tài)圖像法利用F－t圖像計算，F(xiàn)－t圖像圍成的面積表示沖量，此法既可以計算恒力的沖量，也可以計算變力的沖量動量定理法如果物體受到大小或方向變化的力的作用，則不能直接用I＝Ft求變力的沖量，可以求出該力作用下物體動量的變化量，由I＝Δp求變力的沖量3.沖量與功的比較沖量功定義作用在物體上的力和力的作用時間的乘積作用在物體上的力和物體在力的方向上的位移的乘積單位N·sJ公式I＝Ft(F為恒力)W＝Flcosα(F為恒力)標矢性矢量標量意義(1)表示力對時間的累積(2)是動量變化的量度(1)表示力對空間的累積(2)是能量變化多少的量度共同點都是過程量，都與力的作用過程相互聯(lián)系學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 例題1.如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊沿傾角為θ的固定斜面向上滑動，經(jīng)過時間t1，速度為零并又開始下滑，經(jīng)過時間t2回到斜面底端，滑塊在運動過程中受到的摩擦力大小始終為Ff，重力加速度為g.在整個運動過程中，下列說法正確的是(　　)A．重力對滑塊的總沖量為mg(t1＋t2)sinθB．支持力對滑塊的總沖量為mg(t1＋t2)cosθC．合外力的沖量為0D．摩擦力的總沖量為Ff(t1＋t2)一質(zhì)點靜止在光滑水平面上，現(xiàn)對其施加水平外力F，力F隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，下列說法正確的是(　　)A．第2s末，質(zhì)點的動量為0B．第2s末，質(zhì)點的動量方向發(fā)生變化C．第4s末，質(zhì)點回到出發(fā)點D．在1～3s時間內(nèi)，力F的沖量為0如圖所示，學(xué)生練習(xí)用頭顛球。某一次足球靜止自由下落80cm，被重新頂起，離開頭部后豎直上升的最大高度仍為80cm。已知足球與頭部的作用時間為0.1s，足球的質(zhì)量為0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力，下列說法正確的是(　　)A．頭部對足球的平均作用力為足球重力的10倍B．足球下落到與頭部剛接觸時動量大小為3.2kg·m/sC．足球與頭部作用過程中動量變化量大小為3.2kg·m/sD．足球從最高點下落至重新回到最高點的過程中重力的沖量大小為3.2N·s學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 對動量定理的理解和應(yīng)用1．對動量定理的理解(1)動量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時間變化的力。這種情況下，動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值。(2)動量定理的表達式Ft＝p′－p是矢量式，運用它分析問題時要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。(3)由Ft＝p′－p得F＝＝，即物體所受的合外力等于物體的動量對時間的變化率。2．應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象(1)當物體的動量變化量一定時，力的作用時間Δt越短，力F就越大，力的作用時間Δt越長，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎。(2)當作用力F一定時，力的作用時間Δt越長，動量變化量Δp越大，力的作用時間Δt越短，動量變化量Δp越小。3．用動量定理解題的基本思路例題2.行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體．若碰撞后汽車的速度在很短時間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是(　　)A．增加了司機單位面積的受力大小B．減少了碰撞前后司機動量的變化量C．將司機的動能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動能D．延長了司機的受力時間并增大了司機的受力面積高空作業(yè)須系安全帶．如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前，人下落的距離為h(可視為自由落體運動)，此后經(jīng)歷時間t安全帶達到最大伸長量，若在此過程中該作用力始終豎直向上．重力加速度為g，忽略空氣阻力，則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A.＋mgB.－mgC.＋mgD.－mg將質(zhì)量為m＝1kg的物塊置于水平地面上，已知物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，現(xiàn)在物塊上施加一個平行于水平地面的恒力F＝10N，物體由靜止開始運動，作用4s后撤去F.已知g＝10m/s2，對于物塊從靜止開始到物塊停下這一過程下列說法正確的是(　　)A．整個過程物塊運動的時間為6sB．整個過程物塊運動的時間為8sC．整個過程中物塊的位移大小為40mD．整個過程中物塊的位移大小為60m動量定理與微元法的綜合應(yīng)用1．流體類“柱狀模型”問題對于流體運動，可沿流速v的方向選取一段柱形流體，設(shè)在極短的時間Δt內(nèi)通過某一橫截面S的柱形流體的長度為Δl，如圖所示。設(shè)流體的密度為ρ，則在Δt的時間內(nèi)流過該截面的流體的質(zhì)量為Δm＝ρSΔl＝ρSvΔt，根據(jù)動量定理，流體微元所受的合外力的沖量等于該流體微元動量的增量，即FΔt＝ΔmΔv，分兩種情況：(1)作用后流體微元停止，有Δv＝－v，代入上式有F＝－ρSv2；(2)作用后流體微元以速率v反彈，有Δv＝－2v，代入上式有F＝－2ρSv2。2．微粒類“柱狀模型”問題微粒及其特點通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！保|(zhì)量具有獨立性，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟(1)建立“柱體”模型，沿運動的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S(2)微元研究，作用時間Δt內(nèi)一段柱形流體的長度為Δl，學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 對應(yīng)的體積為ΔV＝Sv0Δt，則微元內(nèi)的粒子數(shù)N＝nv0SΔt(3)先應(yīng)用動量定理研究單個粒子，建立方程，再乘以N計算例題3.為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺，測得1小時內(nèi)杯中水位上升了45mm.查詢得知，當時雨滴豎直下落速度約為12m/s，據(jù)此估算該壓強約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計雨滴重力，雨水的密度為1×103kg/m3)(　　)A．0.15PaB．0.54PaC．1.5PaD．5.4Pa宇宙飛船在飛行過程中有很多技術(shù)問題需要解決，其中之一就是當飛船進入宇宙微粒塵區(qū)時，如何保持速度不變的問題．假設(shè)一宇宙飛船以v＝2.0×103m/s的速度進入密度ρ＝2.0×10－6kg/m3的微粒塵區(qū)，飛船垂直于運動方向上的最大橫截面積S＝5m2，且認為微粒與飛船相碰后都附著在飛船上，則飛船要保持速度v不變，所需推力多大？如圖所示，由噴泉中噴出的水柱，把一個質(zhì)量為M的垃圾桶倒頂在空中，水以速率v0、恒定的質(zhì)量增率(即單位時間噴出的質(zhì)量)從地下射向空中。求垃圾桶可停留的最大高度。(設(shè)水柱噴到桶底后以相同的速率反彈，重力加速度為g)1.靜止在光滑水平面上的兩物塊通過一根細線相連，中間夾著一根壓縮了的輕彈簧(與兩物塊均不拴接)，如圖所示，A物塊的質(zhì)量是B物塊質(zhì)量的2倍。現(xiàn)燒斷細線，在彈簧彈開兩物塊的過程中，用IA、IB分別表示彈簧對A、B兩物塊的沖量大小，則(　　)A．IA＝IB　　　　　　　B．IA＝2IBC．2IA＝IBD．3IA＝IB2.某物體的v－t圖像如圖所示，下列說法正確的是(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．在0～t1和t2～t3時間內(nèi)，合外力做功和沖量都相同B．在t1～t2和t3～t4時間內(nèi)，合外力做功和沖量都相同C．在0～t2和t2～t4時間內(nèi)，合外力做功和沖量都相同D．在0～t1和t3～t4時間內(nèi)，合外力做功和沖量都相同3.水平面上有質(zhì)量相等的a、b兩個物體，水平推力F1、F2分別作用在a、b上，一段時間后撤去推力，物體繼續(xù)運動一段距離后停下，兩物體的v－t圖像如圖所示，圖中AB//CD。則整個過程中(　　)A．F1的沖量等于F2的沖量B．F1的沖量大于F2的沖量C．摩擦力對a物體的沖量等于摩擦力對b物體的沖量D．合外力對a物體的沖量等于合外力對b物體的沖量4.籃球訓(xùn)練中，某同學(xué)伸出雙手迎接飛來的籃球，觸球后雙手隨籃球收縮至胸前。這樣接球有助于減小接球過程中(　　)A．籃球動量的變化量B．籃球動能的變化量C．籃球?qū)κ值淖饔昧．籃球?qū)κ肿饔昧Φ臎_量5.某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實驗步驟如下：(1)開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間____________時，可認為氣墊導(dǎo)軌水平；學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 (2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間Δt1、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I＝____________，滑塊動量改變量的大小Δp＝____________；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d＝1.000cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2。計算可得I＝________N·s，Δp＝__________kg·m·s－1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義δ＝×100%，本次實驗δ＝________%(保留1位有效數(shù)字)。6.一質(zhì)量為0.5kg的物塊靜止在水平地面上，物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2?，F(xiàn)給物塊一水平方向的外力F，F(xiàn)隨時間t變化的圖線如圖所示，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度取10m/s2，則(　　)A．t＝1s時物塊的動量大小為2kg·m/sB．t＝1.5s時物塊的動量大小為2kg·m/sC．t＝(6－2)s時物塊的速度大小為0.5m/sD．在3～4s的時間內(nèi)，物塊受到的摩擦力逐漸減小7.最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發(fā)動機聯(lián)試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展。若某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3km/s，產(chǎn)生的推力約為4.8×106N，則它在1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為(　　)A．1.6×102kg　　　　　B．1.6×103kgC．1.6×105kgD．1.6×106kg8.2019年8月，“法國哪吒”扎帕塔身背燃料包，腳踩由5個小型渦輪噴氣發(fā)動機驅(qū)動的“飛板”，僅用22分鐘就飛越了英吉利海峽35公里的海面。已知扎帕塔(及裝備)的總質(zhì)量為120kg，設(shè)發(fā)動機啟動后將氣流以6000m/s的恒定速度從噴口向下噴出，學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 則當扎帕塔(及裝備)懸浮在空中靜止時，發(fā)動機每秒噴出氣體的質(zhì)量為(不考慮噴氣對總質(zhì)量的影響，g取10m/s2)(　　)A．0.02kg　　　　　　　B．0.20kgC．0.50kgD．5.00kg9.灌漿機可以將涂料以速度v持續(xù)噴在墻壁上，涂料打在墻壁上后完全附著在墻壁上。涂料的密度為ρ，墻壁上涂料厚度每秒增加u，不計涂料重力的作用，則噴涂料對墻產(chǎn)生的壓強為(　　)A．ρuvB．C．D．10.水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無須二次加工以及節(jié)約材料等特點，因此得到廣泛應(yīng)用。若橫截面直徑為d的水流以速度v垂直射到要切割的鋼板上，碰到鋼板后水的速度減為零，已知水的密度為ρ，則鋼板受到水的沖力大小為(　　)A．πρd2vB．πρd2v2C．πρd2vD．πρd2v2學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司