2019版高考物理大第六章动量守恒定律及其应用第18讲动量定理动量守恒定律实战演练

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1、第18讲动量定理动量守恒定律1.(2017·全国卷Ⅰ)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( A )A.30kg·m/s    B.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/s    D.6.3×102kg·m/s解析 由于喷出过程中重力和空气阻力可忽略,则模型火箭与燃气组成的系统动量守恒.燃气喷出前系统静止,总动量为零,故喷出后瞬间火箭的动量

2、与喷出燃气的动量等值反向,可得火箭的动量的大小等于燃气的动量大小,则

3、p火

4、=

5、p气

6、=m气v气=0.05kg×600m/s=30kg·m/s.选项A正确.2.“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动.从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是( A )A.绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小C.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大D.在最低点时,绳对人

7、的拉力等于人所受的重力解析 从绳子恰好伸直,到人第一次下降到最低点的过程中,拉力逐渐增大,由牛顿第二定律mg-F=ma可知,人先做加速度减小的加速运动,当a=0时,F=mg,此时速度最大,动量最大,动能最大,此后人继续向下运动,F>mg,由牛顿第二定律F-mg=ma可知,人做加速度增大的减速运动,动量一直减小直到减为零,全过程中拉力方向始终向上,所以绳对人的冲量始终向上,综上可知选项A正确,C、D错误;拉力对人始终做负功,动能先增大后减小,故选项B错误.3.高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作

8、业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动).此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( A )A.+mg  B.-mgC.+mg  D.-mg解析 由自由落体运动公式得人下降h距离时的速度为v=,在t时间内对人由动量定理得(F-mg)t=mv,解得安全带对人的平均作用力为F=+mg,选项A正确.4.一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离如图所示.已知前

9、部分的卫星质量为m1,后部分的箭体质量为m2,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1为( D )A.v0-v2  B.v0+v2C.v0-v2  D.v0+(v0-v2)解析 对火箭和卫星由动量守恒定律得(m1+m2)v0=m2v2+m1v1解得v1==v0+(v0-v2),故选项D正确.5.一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示.小物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与

10、墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止.g取10m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.解析 (1)对小物块从A运动到B处的过程中应用动能定理-μmgs=mv2-mv,代入数值解得μ=0.32.(2)取向右为正方向,碰后滑块速度v′=-6m/s,由动量定理得FΔt=mv′-mv,解得F=-130N,其中“-”表示墙面对物块的平均作用力方向向左

11、.(3)对物块反向运动过程中应用动能定理得-W=0-mv′2,解得W=9J.答案 (1)0.32 (2)130N (3)9J6.两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞,碰撞后两者黏在一起运动,经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段,两者的位置x随时间t变化的图象如图所示.求:(1)滑块a、b的质量之比;(2)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比.解析 (1)设a、b的质量分别为m1、m2,a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图象得v1=-2m/s,①v2=1

12、m/s,②a、b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给图象得v=m/s,③由动量守恒定律得m1v1+m2v2=(m1+m2)v,④联立①②③④式得m1∶m2=1∶8,⑤(2)由能量守恒定律得,两滑块因碰撞而损失的机械能为ΔE=m1v+m2v-(m1+m2)v2,⑥由图象可知,两滑块最后停止运动.由动能定理得,两滑块克服摩擦力所做的功为W=(m1+m2)v2,⑦联立⑥⑦式,并代入题给数据得W∶ΔE=1∶2.答案 (1)1∶8 (2)1∶27.某游乐园入口旁有一喷泉,喷

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