高考命题趋势:1.对冲量、动量概念的理解,特别是矢量性的考查,可能性较大。
2.变力的冲量及其引起的动量变化。可能成为考察能力的题型素材。
例1】.如图,质量分别为ma、mb的木块叠放在光滑的水平面上,在a上施加水平恒力f,使两木块从静止开始做匀加速运动,a、b无相对滑动,则经过t s,木块a所受的合外力的冲量为___木块b的动量的增量δp为___
例2】.如图,质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动,周期为t,则( )
每运转一周,小球所受重力的冲量的大小为0
每运转一周,小球所受重力的冲量的大小为mgt
每运转一周,小球所受合力的冲量的大小为0
每运转半周,小球所受重力的冲量的大小一定为mgt/2
以上结论正确的是abcd.①③
例。例4】质量是1kg的钢球,以5m/s的速度水平向右运动,碰到墙壁后以3m/s的速度被反向弹回,钢球的动量改变多少?如果钢球以2m/s的速度,与水平面成30°角与粗糙地面相碰后弹起,弹起速度大小为2m/s,方向与水平面成60°角,判断钢球的动量改变量的方向。
例5】. 总质量为m的热气球由于故障在高空以匀速v竖直下降。为了阻止继续下降,在t=0时刻,从热气球中释放了一个质量为m的沙袋。
不计空气阻力,当t= 时热气球停止下降,这时沙袋的速度为 (此时沙袋未着地).(附讲,系统部分分离,依然整体分析类型。)
例6】一个质量为m=2kg的物体,在f1=8n的水平推力作用下,从静止开始沿水平面运动了t1=5s,然后推力减小为f2=5n,方向不变,物体又运动了t2=4s后撤去外力,物体再经过t3=6s停下来.试求物体在水平面上所受的摩擦力.
例7】宇宙飞船以v0=104m/s的速度进入均匀的宇宙微粒尘区,飞船每前进s=103m,要与n=104个微粒相碰,假如每一微粒的质量m=2×10-7kg,与飞船相碰后附在飞船上,为使飞船的速度保持不变,飞船的牵引力应为多大?
训练1.关于冲量和动量,下列说法中不正确的是( )
a.冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量 b.动量是描述物体状态的物理量。
c.冲量是物体动量变化的原因 d.冲量是描述物体状态的物理量。
2.下列几种说法中,错误的是( )
a.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。
b.某一物体的动量发生了变化,一定是物体运动速度的方向发生了变化。
c.物体的运动速度发生了变化,其动量一定发生了变化。
d.物体的运动状态发生了变化,其动量一定发生了变化。
3.质量m=10kg的物体,静止在斜面上,斜面倾角为37°.在10s内下列说法正确的是( )
a.重力的冲量为50n·s b.支持力的冲量为零。
c.摩擦力的冲量无法计算 d.合外力的冲量为零。
5.一个质点受到外力作用,若作用前后的动量分别为p、p’,动量变化为△p,速度变化为△v,则( )
a.p=-p’是不可能的 b.△p垂直于p是可能的。
c.△p垂直于△v是可能的 d.p与p’不相等,但△p可以为零。
6.如图所示,自地面上高度为h处自由落下一物体,不计空气阻力,碰地后又弹回同样的高度,则全过程中,球的动量随时间变化的函数图像应为(向下为正方向。
7.用力f作用在质量为m的物体上,经过时间t,物体的速度由v1增加到v2且v1和v2的方向相同,如果将f作用在质量在m/2的物体上,则这一物体在时间t内动量的变化应为( )
a.m (v1-v2)/2 b.2m (v2-v1)
c.4m (v2-v1d.m (v2-v1)
8.质量为1kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示,则物体在前10s内和后10s内所受外力冲量分别是( )
a.10n·s;10n·s
b.10n·s;-10n·s
c.0;10n·s
d.0;-10n·s
9.一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空气中下落的过程称为i,进入泥潭直到停止的过程称为ii,则( )
a.过程i钢珠动量的改变量等于重力的冲量。
b.过程ii中阻力的冲量的大小等于过程i中重力的冲量的大小。
c.过程ii中阻力的冲量大小等于过程ii与过程i中重力的冲量的矢量和。
d.过程ii中钢珠动量的改变量等于阻力的冲量。
10.质点所受的力f随时间变化的规律如图6-1-9所示,力的方向始终在一直线上.已知t=0时质点的速度为零.在图示t1、t2、t3和t4各时刻中,哪一时刻质点的速度最大( )
a.t1 b.t2 c.t3 d.t4
11.一质量为50kg跳水运动员,从距离水面10m高的跳台上自由跳入水中,从开始跳出到达到水中最低点,所用全部时间为,不计空气阻力,取g=10m/s2,那么运动员在水中受到的平均阻力的大小为多少?
例1】.【答案】,.因a、b之间无相对运动,可把a、b看作一个整体,由牛顿第二定律有f=(ma+mb)a得:a= ,木块a所受的合外力fa=,木块a所受合外力的冲量ia=,木块b动量的增量δpb=.
例2】.【答案】b.重力为恒力,故物体每转一周重力的冲量为mgt.由于物体做的是非匀速圆周运动,故转半周的时间不一定是t,所以,重力的冲量也不一定是mg.每转一周,物体的动量变化量为零,故合外力的冲量为零。
选项b正确. 例题
例4】【解析】取水平向右为正方向,钢球碰前的动量为:p1=mv=5(kg·m/s),碰后的动量为:p2=mv2=-3(kg·m/s)动量变化为:
△p=p2-p1=-3-5=-8(kg·m/s)。第二种情况p1、p2的大小分别为2kg·m/s和2kg·m/s,方向如图5-19-3所示,由上图所示平行四边形可得△p的大小和方向。△p=2kg·m/s,方向与水平方向成75°角。
例5】【解析】总质量为m的热气球由于故障在高空以匀速v竖直下降,不计空气阻力,此时热气球所受的浮力与重力的合力为0。在t=0时刻,从热气球中释放了一个质量为m的沙袋,气球的合力大小等于mg,方向竖直向上,设加速度为a,根据牛顿第二定有:
mg=(m-m)a 解得:a=mg\m-m
热气球停止下降时,vt=0。根据运动学公式有:vt=v-at
解得:t=-v\a=(m-m)v\mg 。
抛出的沙袋在时间t内做初速为v的竖直下抛运动,根据运动学规律,这时沙袋的速度为:
v沙=v+gt=mv\m 。
例6】【解析】:规定推力的方向为正方向,在物体运动的整个过程中,物体的初动量p1=0, 末动量p2=o.据动量定理有:
即: ,解得
规律总结】由例4可知,合理选取研究过程,能简化解题步骤,提高解题速度.本题也可以用牛顿运动定律求解.同学们可比较这两种求解方法的简繁情况.
例7】【解析】以t时间内附着在飞船上的微粒为研究对象,设飞船对微粒作用力为f,则有。
ft=mv0-0 t=s/v0 m=n·m f=mv0/t=nmv02/s =104×2×10-7×108/103=200n
飞船受微粒的反作用力f′大小与f相等、方向相反,又因为飞船匀速运动,则牵引力f应等于f,即飞船的牵引力应为f=200n
11.解析:运动员自由下落10m所需时间t1= =s
所以运动员在水下降所用时间t2=( s=s
由动量定理得mg·t-f浮=t2=0
所以500×-f浮·=0 解得f浮=2000n.
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