2021年高考物理一轮复习考点17动量冲量动量定理课件

动量、冲量、动量定理考点17第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．(多选)关于冲量和动量，下列说法中正确的是()A．冲量是反映力对作用时间积累效果的物理量B．动量是描述物体运动状态的物理量C．动量是物体冲量变化的原因D．某一物体的动量发生了变化，一定是物体运动速度的大小发生了变化答案解析冲量是反映力对作用时间积累效果的物理量，等于力与时间的乘积，即I＝Ft，故A正确；动量是描述物体运动状态的物理量，等于质量与速度的乘积，即p＝mv，故B正确；力是速度改变的原因，故冲量是物体动量变化的原因，C错误；动量是矢量，某一物体的动量发生了变化，可能是物体运动速度的大小发生了变化，也可能是物体运动速度的方向发生了变化，故D错误。解析3．如图所示，质量为m的物体在一个与水平方向成θ角的拉力F作用下，一直沿水平面向右匀速运动，则下列关于物体在时间t内所受力的冲量，正确的是()A．拉力F的冲量大小为FtcosθB．摩擦力的冲量大小为FtsinθC．重力的冲量大小为mgtD．物体所受支持力的冲量大小为mgt答案解析拉力F的冲量大小为Ft，故A错误；物体做匀速直线运动，可知摩擦力f＝Fcosθ，则摩擦力的冲量大小为ft＝Ftcosθ，故B错误；重力的冲量大小为mgt，故C正确；支持力的大小为N＝mg－Fsinθ，则支持力的冲量大小为(mg－Fsinθ)t，故D错误。解析4．古时有“守株待兔”的寓言。假设兔子质量约为2kg，以10m/s的速度奔跑，撞树后反弹的速度为1m/s，设兔子与树的作用时间为0.1s。下列说法正确的是()①树对兔子的平均作用力大小为180N②树对兔子的平均作用力大小为220N③兔子的动能变化量为－99J④兔子的动能变化量为－101JA．①③B．①④C．②③D．②④解析选初速度方向为正方向，对兔子，由动量定理：Ft＝mv2－mv1，代入数据求得：F＝－220N；兔子的动能变化量：ΔEk＝12mv22－12mv21，代入数据求得：ΔEk＝－99J，故C正确。答案解析5．水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v­t图线如图所示，图中AB∥CD。则整个过程中()A．F1的冲量等于F2的冲量B．F1的冲量大于F2的冲量C．摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量D．合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量答案解析由题图可知，AB与CD平行，说明撤去推力后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体受到的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等。但a的运动总时间小于b的时间，根据I＝ft可知，摩擦力对a物体的冲量小于摩擦力对b物体的冲量，故C错误；根据动量定理，对整个过程研究得F1t1－ftOB＝0，F2t2－ftOD＝0，由题图看出，tOBtOD，则有F1t1F2t2，即F1的冲量小于F2的冲量，故A、B错误；根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，a、b两个物体动量的变化量都为零，故D正确。解析6．质量为60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来。已知弹性安全带的缓冲时间是1.5s，安全带自然长度为5m，g取10m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为()A．400NB．500NC．600ND．1000N解析设建筑工人下落5m时速度为v，则有：v＝2gh＝2×10×5m/s＝10m/s。设工人受安全带的平均拉力为F，则由动量定理得：(mg－F)t＝0－mv，所以有：F＝mg＋mvt＝60×10N＋60×101.5N＝1000N，由牛顿第三定律知，安全带所受的平均冲力的大小为1000N，故D正确，A、B、C错误。答案解析7．使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用。如图所示，若水柱截面积为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速减为零，已知水的密度为ρ，则水对钢板的冲力为()A．ρSvB．ρSv2C.12ρSv2D.12ρSv答案解析设t时间内有V体积的水打在钢板上，则这些水的质量为：m＝ρV＝ρSvt，以这部分水为研究对象，设它受到钢板的作用力为F，以水运动的方向为正方向，由动量定理有：Ft＝0－mv，即：F＝－mvt＝－ρSv2，负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反；由牛顿第三定律可知，水对钢板的冲击力大小也为ρSv2，故B正确。解析8．(多选)如图所示，两个质量相等的物体从同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下(αθ)，到达斜面底端的过程中()A．两物体所受重力的冲量相同B．两物体所受合外力的冲量不同C．两物体到达斜面底端时动量相同D．两物体到达斜面底端时动量不同答案解析根据hsinθ＝12(gsinθ)t21，可得t1＝2hgsin2θ，同理有t2＝2hgsin2α，αθ，故两物体到达斜面底端的时间不同，两物体的质量相等，在不同时间内重力的冲量不同，故A错误；物体在下滑中只有重力做功，而重力做功只与高度差有关，故两物体重力做的功相等，由12mv2＝mgh得两物体到达斜面底端的速度大小相等，而速度的方向不同，所以两物体到达斜面底端时的动量不同，故C错误，D正确；根据动量定理：I＝Δp＝mv－0，所以两物体所受合外力的冲量不同，故B正确。解析9．(多选)如图1，一物块静止在光滑水平面上，t＝0时在水平力F的作用下开始运动，F随时间t按正弦规律变化如图2所示，则()A．在0～1.5s时间内，第1s末物块的动量最大B．第2s末，物块回到出发点C．在0～1s时间内，F的功率先增大后减小D．在0.5～1.5s时间内，F的冲量为0答案解析从图象可以看出在0～1s内力F的方向与物块的运动方向相同，物块做变加速直线运动，加速度先增大后减小，在1～1.5s内力F的方向与运动方向相反，物块做减速运动，所以第1s末，物块的速度最大，动量最大，A正确；该物块在0～1s时间内受到的力与1～2s时间内受到的力的方向相反，1～2s时间内做加速运动，0～1s时间内做减速运动，在2s末速度为0，所以物块在2s末的位移为正，没有回到出发点，B错误；0～1s内，物块的速度在增大，力F先增大后减小，根据瞬时功率P＝Fv得，力F在t＝0时刻的瞬时功率为0,1s末的瞬时功率为0，所以在0～1s时间内，F的功率先增大后减小，C正确；在F­t图象中，图线与t轴所围的面积表示力F的冲量，由图可知，0.5～1s时间内图线与t轴所围的面积与1～1.5s时间内的面积大小相等，一正一负，和为0，则在0.5～1.5s时间内，F的冲量为0，故D正确。解析题组二高考小题10．(2019·全国卷Ⅰ)最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为()A．1.6×102kgB．1.6×103kgC．1.6×105kgD．1.6×106kg解析设1s内喷出气体的质量为m，喷出的气体与该发动机的相互作用力为F，由动量定理知Ft＝mv，m＝Ftv＝4.8×106×13×103kg＝1.6×103kg，B正确。答案解析11．(2018·全国卷Ⅱ)高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A．10NB．102NC．103ND．104N解析设鸡蛋落地瞬间的速度为v，每层楼的高度大约是3m，由动能定理可知：mgh＝12mv2，解得：v＝2gh＝2×10×3×25m/s＝1015m/s。落地时受到自身的重力和地面的支持力，规定向上为正方向，由动量定理可知：(N－mg)t＝0－(－mv)，解得：N≈1×103N，根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103N，故C正确。答案解析12．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则()A．t＝1s时物块的速率为1m/sB．t＝2s时物块的动量大小为4kg·m/sC．t＝3s时物块的动量大小为5kg·m/sD．t＝4s时物块的速度为零答案解析A对：前2s内物块做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a1＝F1m＝22m/s2＝1m/s2，t＝1s时物块的速率v1＝a1t1＝1m/s。B对：t＝2s时物块的速率v2＝a1t2＝2m/s，动量大小为p2＝mv2＝4kg·m/s。C错：物块在2～4s内做匀减速直线运动，加速度的大小a2＝F2m＝0.5m/s2，t＝3s时物块的速率v3＝v2－a2t3＝(2－0.5×1)m/s＝1.5m/s，动量大小p3＝mv3＝3kg·m/s。D错：t＝4s时物块的速度v4＝v2－a2t4＝(2－0.5×2)m/s＝1m/s。解析题组三模拟小题13．(2019·湖南长沙二模)乒乓球运动的高抛发球是由我国运动员刘玉成于1964年发明的，后成为风靡世界乒兵球坛的一项发球技术。某运动员在一次练习发球时，手掌张开且伸平，将一质量为2.7g的乒乓球由静止开始竖直向上抛出，抛出后球向上运动的最大高度为2.45m，若抛球过程，手掌和球接触时间为5ms，不计空气阻力，g取10m/s2，则该过程中手掌对球的作用力大小约为()A．0.4NB．4NC．40ND．400N答案解析规定向上为正方向，球离开手后的速度为v，由12mv2＝mgh得v＝2gh＝2×10×2.45m/s＝7m/s，忽略重力，由动量定理有：F＝mvt＝2.7×10－3×75×10－3N≈4N，故B正确，A、C、D错误。解析14．(2019·山东青岛一模)雨打芭蕉是我国古代文学中重要的抒情意象。为估算雨天院中芭蕉叶面上单位面积所承受的力，小玲同学将一圆柱形水杯置于院中，测得10分钟内杯中雨水上升了15mm，查询得知，当时雨滴落地速度约为10m/s，设雨滴撞击芭蕉后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3，据此估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为()A．0.25NB．0.5NC．1.5ND．2.5N答案解析由于是估算压强，所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为F，设在Δt时间内有质量为Δm的雨水的速度由v＝10m/s减为零。以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理：FΔt＝0－(－Δmv)＝Δmv，得：F＝ΔmvΔt，设水杯横截面积为S，对水杯里的雨水，在Δt时间内水面上升Δh，则有：Δm＝ρSΔh，F＝ρSvΔhΔt，压强为：p＝FS＝ρvΔhΔt＝1×103×10×15×10－310×60Pa＝0.25Pa，即芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为0.25N，A正确。解析15．(2019·广东佛山二模)拍皮球是大家都喜欢的体育活动，既能强身又能健体。已知皮球的质量为0.4kg，为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25m，小明需每次在球到达最高点时拍球，每次拍球作用距离为0.25m，使球在离手时获得一个竖直向下4m/s的速度。若不计空气阻力及球的形变，g取10m/s2，则每次拍球()A．手给球的冲量为1.6kg·m/sB．手给球的冲量为2.0kg·m/sC．人对球做的功为3.2JD．人对球做的功为2.2J答案解析球的重力与手对球的力的合力的冲量为I＝Δp＝mv＝0.4×4kg·m/s＝1.6kg·m/s，因两力的冲量都向下，则手对球的冲量要小于1.6kg·m/s，故A、B错误；由动能定理：W手＋mgh＝12mv2，代入数据解得：W手＝2.2J，故C错误，D正确。解析16．(2019·广东广州市一模)如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员()A．过程Ⅰ的动量改变量等于零B．过程Ⅱ的动量改变量等于零C．过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量D．过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量解析运动员的动量改变量等于合外力的冲