精准备考(第56期)——动量定理-2023届高考真题分类整合与培优强基试题精选.pdf

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根据动量定理可知,小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量为I???p?0?mv??mr?大小为m?r,故D正确。故选D。【解析】在安全带对人有拉力的瞬间时,人做自由落体运动,此过程机械能守恒,故有9:..1mgh?mv22即在产生拉力瞬间速度为v?2gh之后人在安全带的作用下做变速运动,末速度为零,设向上为正方向,则根据动量定理可得Ft?mgt?0?mvm2gh联立解得?F??mg,故选A。【解析】本题是一道估算题,所以大致要知道一层楼的高度约为3m,可以利用动能定理或者机械能守恒求落地时的速度,,每层楼的高度大约是3m,1由动能定理可知:mgh?mv2,2解得:v?2gh?2?10?3?25?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,由动量定理可知:?N?mg?t?0???mv?,解得:N?1000N,根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103N,【解析】设1分钟***出的子弹数量为n,则对这n颗子弹由动量定理得Ft?nmv0代入数据解得n?120,故选C。【解析】,即增加单位时间喷射气体的质量,根据F?t??mv可知可以增大火箭的推力,故A正确;,根据F?t??mv可知可以增大火箭的推力,故B正确;,此时火箭有速度,所以相对于火箭的速度不为零,火箭仍然受推力作用,仍然要加速,故C错误;,燃气对火箭的反作用力作用在火箭上,使火箭获得推力,故D错误。故选AB。【解析】根据F-t图像面积意义和动量定理有mv=Ft,mv=Ft+2Ft,则v?3v;应用1002000021vv?vv位移公式可知x=1t、x=12t+1t,则x?5x,B错、A对;在第一个t内对1202202021o10:..mv2mv2mv2物体应用动能定理有W=1、在第二个t内对物体应用动能定理有W=2?1,则12o222W?8W,D错、C对2110.(1)v?6m/s;(2)t?;(3)F?3000N【解析】(1)由自由落体运动规律v2?2gh,带入数据解得v?6m/sv(2)由匀变速直线运动规律?x?t2解得t?(3)由动量定理得Ft=mv解得F?3000N?2S2v4?M2g211.(1)m??Sv;(2)h?002?2S2v2g0【解析】(1)设?t时间内,从喷口喷出的水的体积为?V,质量为?m,则?m=??V,?V=vS?t0?m则单位时间内从喷口喷出的水的质量为m?=?vS0?t0(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小11为v。对于?t时间内喷出的水,有能量守恒得mv2+mgh=mv2200200在h高度处,?t时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为?p?mv0设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有F?t=?p由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mgv2M2g联立式得h?0?2g2?2v2S2012.(1)??(2)F?130N(3)W?9J11【解析】(1)由动能定理,有:??mgs?mv2?mv2可得??(2)由动量定理,有F?t?mv'?mv可得F?(3)W?mv'2?.(1)100m;(2)1800N?s;(3)见解析,3900N【解析】1)已知AB段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即v2?v2?2aLB011:..v2?v2可解得L?B0?100m2a(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以I?mv?0?1800N?sB(3)小球在最低点的受力如图所示v2由牛顿第二定律可得N?mg?mCR11从B运动到C由动能定理可知mgh?mv2?mv22C2B解得N?3900N14.(1)500N;(2)[34m,36m]【解析】(1)设鸟蛤落地前瞬间的速度大小为v,竖直分速度大小为v,据自由落体运动规yv律可得v?2gH?20m/s,t?y?2syg则碰撞前鸟蛤的合速度为v?v2?v2?25m/s0y在碰撞过程中,以鸟蛤为研究对象,取速度方向为正方向,由动量定理得?FΔt?0?mv联立解得碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小为F?500N(2)若释放鸟蛤的初速度为v?15m/s,设击中岩石左端时,释放点的x坐标为x,击中右11端时,释放点的x坐标为x,得x?vt,x?x?L21121联立,代入数据得x?30m,x?36m12若释放鸟蛤时的初速度为v?17m/s,设击中岩石左端时,释放点的x坐标为x?,击中右端21时,释放点的x坐标为x?,得x??vt,x??x??L21221联立,代入数据得x??34m,x??40m12综上所述可得x坐标区间为[34m,36m]。(二)【解析】?Ft,t=0到t=4s时间内摩擦力不等于零,所以摩擦力的冲量不等于零,A错误;,拉力为F?2t,t=4s时拉力等于8N,小于最大静摩擦力9N,物体仍然静止,B错误;?2t,,~6s时间内,拉力和摩擦力的冲量分别为?1????10?9?I?N?s?9??s??sF212:..I??mgt??2?10??s?12N?sf根据动量定理得I?I?mv?0Ff11解得v?m/s,C正确;~11s时间内,拉力和摩擦力的冲量分别为1I???s??5?10N?s??sF2I???mgt???2?10??11??N?s?52N?sf由此可知,t=11s前物体已经停止运动,D错误。故选C。【解析】,P12发出的光束中光子经过介质球后动量的变化量方向斜向右下,根据动量定理可知,介质球对P光束的作用力斜向左下,对P光束的作用力斜向右下。若激光束P的功率大于激光束P的1212功率,则P单位时间内发出的光子数比P多,介质球对P光束的作用力比对P光束的作1212用力大,根据牛顿第三定律可知P光束对介质球的作用力比P光束对介质球的作用力大,12又因为两光束对介质球的作用力均存在水平分量,所以介质球将向右侧偏移,故A错误;,Δt时间内每束光穿过介质球的光子数为n,每个光子动量大小为p,根据对称性可知这些光子进入介质球前的动量的矢量和为p?2npcos?1从介质球射出后光子动量的矢量和为p?2np2p和p的方向均为竖直向下,设介质球对光子的作用力大小为F,取竖直向下为正方向,根12据动量定理有F?t?p?p?2np(1?cos?)212np(1?cos?)解得F??0?t即F竖直向下,根据牛顿第三定律可知介质球受到激光的作用力大小为2np(1?cos?)F?F?,方向竖直向上。1?t若将介质球相对于透镜上移或下移一小段距离,由于激光的在球面的入射角发生变化,所以激光从介质球中射出时都将不再平行于主光轴,设出射光束与主光轴的夹角为α,则从介质球射出后光子动量的矢量和变为p??2npcos?22np(cos??cos?)根据前面分析可知此时介质球受到激光的作用力大小为F??F2?t1所以若将介质球相对于透镜上移或下移一小段距离,介质球受到激光的作用力都将变小,故BC正确;2np(1?cos?),根据平衡条件有F??mg1?t13:..hc每个光子的能量为E??h每个光子的动量为p??nE激光功率为P??tf根据几何知识可得cos??L2?f2mgcP?联立以上各式解得2f,故D错误。故选BC。2?L2?f2????1?H?m?m?121【解析】m与m下落过程中,机械能守恒,有?m?m?v2?mgH121222当m与地板相碰后速度变为0,之后在绳子的作用下与m一起达到共同速度。设此过程中21绳子的冲量为I,根据动量定理对m有mv?mv??I11共1对m有mv?0?I22共1之后上升的过程机械能守恒,有?m?m?v2?mgh212共2联立以上各式解得??2mh??1?H?m?m?124.(1)120kg(2)×102kW(3)见解析;12①【解析】(1)根据平抛运动规律,有H-h=gt2x=vt②02(H?h)联立上述两式,并代入数据得t==2sg2(H?h)x=v=60m③0***炮与火点之间的水柱的质量m=mt=120kg④01(2)设在Δt时间内出水质量为Δm,则Δm=mΔt,由功能关系得:?P?t?mv2?mgH⑤0021即?P?t?m?tv2?m?tgH200014:..1mv2?mgH解得:P=2000=×102kW⑥?(3)表示一个细管,,即12a处和a处之间的流体,,流速为v,高度为h,a处左边的流体对研究对象的压强为p,,流速为v,高度为h,a处左边的流体对研究对象的压强为p,,=SΔl,右端流出的流体体积为ΔV=SΔl,12111222理想流体是不可压缩的,流入和流出的体积相等,ΔV=ΔV,=pS向右,所做的功W=FΔl=(pS)Δl=p(SΔl)=**********作用在液体右端的力F=pS向左,所做的功W=-FΔl=-(pS)Δl=-p(SΔl)=-=W+W=(p-p)ΔV①,,112212经过时间Δt,虽然流体有所更换,但由于我们研究的是理想流体的定常流动,流体的密度ρ和各点的流速v没有改变,动能和重力势能都没有改变,所以这一段的机械能没有改变,这样机械能的改变(E-E)=ρΔV,所以流入的那部分流体的动能为mv2???Vv22121重力势能为mgh=ρΔVgh1111流出的那部分流体的动能为mv2???Vv22222重力势能为mgh=ρΔVgh2211机械能的改变为E?E???Vv2???Vv2???Vgh???Vgh②21222121理想流体没有粘滞性,流体在流动中机械能不会转化为内能,所以这段流体两端受的力所做的总功W等于机械能的改变,即W=E-E③2115:..11将①式和②式代入③式,得?p?p??V???Vv2???Vv2???Vgh???Vgh④1222212111整理后得p??v2??gh?p??v2??gh⑤12112222a和a是在流体中任意取的,所以上式可表示为对管中流体的任意处:121p??v2??gh?C(常量)⑥2④式和⑤,或者高度差的影响不显著时(如气体的流动),伯努利方程可表达为1p??v2?C(常量)⑦2从⑥式可知,在流动的流体中,压强跟流速有关,流速v大的地方要强p小,.(1)50s,750m;(2)①见解析;②见解析【解析】(1)由图可知飞机速度从20m/s降至10m/s的过程中加速度大小a=?v20?10变,根据匀变速直线运动的规律,经历的时间t为t?21?s??v2202?102滑行的距离x为x?21?m?750m2a2?(2)①设空气密度为ρ,机翼上的减速板面积为S,?t时间内飞机减速板扫过的空气质量为?m???S?v?t沿飞机运动方向,该质量的空气动量改变量为?p??m?v???S?v2?t?p飞机给这部分空气的力为F????S?v2?t根据牛顿第三定律,这部分空气给飞机的力大小也为F???S?v2设飞机的质量为M,则气动刹车装置产生的加速度大小随飞机速度的变化关系为F??S?v2a??MM在图1中定性画出图线如图所示16:..②设反推力刹车装置给飞机的阻力大小为F',飞机速度从20m/s降至10m/s的过程中所反受合外力为常量,即?G?kv???S?v2?F'?C(常数)①设反推力刹车装置向前喷出的气流横截面积为S',密度为ρ′,喷气相对飞机的速度为v′,则在Δt时间内喷气的质量Δm=ρ′S′v′Δt设飞机对Δm的气体的作用力大小为F反,在地面参考系中应用动量定理有FΔt=Δm(v+v′)-Δmv=-Δmv′反?'S'v'?t?v'根据牛顿第三定律有F'?F=??'S'v'2②反反?t结合到以上①②式可以看出,飞机向前喷出气体的速度v'应该变大。7?266.(1)15J;(2)9J;(3)m2【解析】(1)当A向右运动到最远时,B沿斜面