高中物理重点专题解析及能力提升 22Word格式文档下载.docx
《高中物理重点专题解析及能力提升 22Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理重点专题解析及能力提升 22Word格式文档下载.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
（2018·
大兴区高二检测）篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。
接球时，两手随球迅速收缩至胸前。
这样做可以（ ）
A．减小球对手的冲量
B．减小球对手的冲击力
C．减小球的动量变化量
D．减小球的动能变化量
解析：
选B 由动量定理FΔt＝Δp知，接球时两手随球迅速收缩至胸前，延长了手与球接触的时间，从而减小了球对手的冲击力，选项B正确。
1.动量的性质
（1）瞬时性：
通常所说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示。
（2）矢量性：
动量的方向与物体瞬时速度的方向相同。
（3）相对性：
因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关。
2．动量和动能的比较
动量
动能
物理意义
描述机械运动状态的物理量
定义式
p＝mv
Ek＝
mv2
标矢性
矢量
标量
变化决定因素
物体所受冲量
外力所做的功
换算关系
p＝
，Ek＝
3.动量变化量
（1）表达式：
Δp＝p2－p1。
动量变化量是矢量，方向与速度变化的方向相同，运算遵循平行四边形定则，当p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。
（3）物体动量变化的几种情况
①物体做匀速直线运动时，其动量不变——动量的大小和方向都不变；
②物体做匀速圆周运动时，其动量时刻改变——动量的大小不变，但方向时刻改变；
③物体做平抛运动时，其动量时刻改变——动量的大小和方向时刻改变；
④物体做匀变速直线运动时，其动量时刻改变，动量的大小时刻改变，方向可能改变。
[典型例题]
例1.[多选]下列关于动量的说法中，正确的是（ ）
A．物体的动量越大，其惯性也越大
B．做匀速圆周运动的物体，其动量不变
C．一个物体的速率改变，它的动量一定改变
D．一个物体的运动状态发生变化，它的动量一定改变
[解析] 物体的动量大，质量不一定大，所以惯性不一定大，选项A错误；
做匀速圆周运动的物体，速度方向不断变化，所以动量方向不断变化，选项B错误；
一个物体速率改变，动量大小一定改变，选项C正确；
一个物体运动状态改变，即速度改变，动量一定随之改变，选项D正确。
[答案] CD
[点评] 分析动量和动量变化的技巧
1．惯性大的物体质量大，但只凭质量一个因素不能确定动量的大小。
2．速度和动量都是矢量，速度的大小、方向的改变都会引起动量的变化。
[即时巩固]
1．质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面上，再以4m/s的速度反向弹回。
取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，关于小球动量的变化量Δp和合外力对小球做的功W，下列说法正确的是（ ）
A．Δp＝2kg·
m/s W＝－2J
B．Δp＝－2kg·
m/s W＝2J
C．Δp＝0.4kg·
D．Δp＝－0.4kg·
选A 由题意知，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化量：
Δp＝mv2－mv1＝0.2×
4kg·
m/s－0.2×
（－6）kg·
m/s＝2kg·
m/s，方向竖直向上。
由动能定理，合外力做的功：
W＝
mv
－
＝
×
0.2×
42J－
62J＝－2J。
故A正确。
1.对冲量的理解
（1）冲量是过程量：
冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应，与某一过程相对应。
（2）冲量的矢量性：
冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同，如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。
（3）冲量的绝对性：
冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。
（4）冲量与动量的单位关系：
1N·
s＝1kg·
2．冲量的计算
（1）某个力的冲量：
仅由该力的大小和作用时间共同决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关。
例如，一个物体受几个恒力作用处于静止或匀速直线运动状态，其中每一个力的冲量均不为零。
（2）多个力的合冲量：
①如果是一维情形，可以化为代数和；
如果不是一维情形，求合冲量遵循平行四边形定则或正交分解法；
②两种方法：
可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和，I合＝F1Δt1＋F2Δt2＋F3Δt3＋……；
如果各力的作用时间相同，也可以先求合力，再用I合＝F合Δt求解。
（3）变力的冲量：
可以用动量定理来求解。
例2.（2018·
苏州高二检测）如图所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的粗糙斜面从底端向上滑动，经过时间t1速度减为零，然后又沿斜面下滑，经过时间t2回到斜面底端，则在整个运动过程中，重力的冲量大小为（ ）
A．mgsinθ（t1＋t2） B．mgsinθ（t1－t2）
C．mg（t1＋t2）D．0
[解析] 上滑、下滑两个过程中重力的冲量方向相同，其总冲量等于两段时间内冲量的代数和。
由冲量的定义得：
上滑过程中，重力的冲量I1＝mgt1，方向竖直向下；
下滑过程中，重力的冲量I2＝mgt2，方向竖直向下，则整个运动过程中，重力的冲量大小为I＝I1＋I2＝mg（t1＋t2），C正确。
[答案] C
[点评]
1．小滑块的运动分为向上滑动、向下滑动两个阶段。
2．向上滑动和向下滑动两个过程中，重力的冲量方向相同，总冲量等于两段时间内冲量的代数和。
2．（2017·
天津高考）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。
摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。
下列叙述正确的是（ ）
A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变
B．在最高点时，乘客重力大于座椅对他的支持力
C．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零
D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
选B 摩天轮转动过程中乘客的动能不变，重力势能一直变化，故机械能一直变化，A错误；
在最高点乘客具有竖直向下的向心加速度，重力大于座椅对他的支持力，B正确；
摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量等于重力与周期的乘积，乘客重力的冲量不为零，C错误；
重力瞬时功率等于重力与速度在重力方向上的分量的乘积，而转动过程中速度在重力方向上的分量是变化的，所以重力的瞬时功率也是变化的，D错误。
1.对动量定理的理解
2．应用动量定理解题时的一般步骤
―→
例3.蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s，若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小和方向。
（g取10m/s2）
[解析] 方法一：
运动员刚接触网时速度的大小v1＝
m/s＝8m/s，方向向下
刚离网时速度的大小
v2＝
m/s＝10m/s，方向向上
运动员与网接触的过程，设网对运动员的作用力为F，则运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，对运动员应用动量定理（以向上为正方向），有：
（F－mg）Δt＝mv2－m（－v1）
F＝
＋mg
代入数据解得F＝1500N，方向向上。
方法二：
取向上为正方向对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理：
自由下落的时间t1＝
s＝0.8s
运动员离网后上升所用的时间t2＝
s＝1s
整个过程中运动员始终受重力作用，仅在与网接触的t3＝1.2s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用，对全过程应用动量定理，有FNt3－mg（t1＋t2＋t3）＝0
则FN＝
mg
代入数据解得FN＝1500N，方向向上。
[答案] 1500N 方向向上
[点评] 应用动量定理的四点注意
1．明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量发生变化。
冲量和动量都是矢量，它们的加、减运算都遵循平行四边形定则。
2．列方程前首先要选取正方向，与规定的正方向一致的力或动量取正值，反之取负值，而不能只考虑力或动量数值的大小。
3．分析速度时一定要选取同一个参考系，未加说明时一般是选地面为参考系，同一道题目中一般不选取不同的参考系。
4．公式中的冲量应是合外力的冲量，求动量的变化量时要严格按照公式，且要注意是末动量减去初动量。
3.（2018·
抚州高二检测）如图所示，质量为m＝2kg的物体，在F＝8N的水平力作用下，由静止开始沿水平面向右运动。
已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。
若F作用t1＝6s后撤去，撤去F后又经t2＝2s物体与竖直墙壁相碰，若物体与墙壁作用的时间t3＝0.1s，碰撞后反向弹回的速度大小为6m/s，求墙壁对物体的平均作用力大小。
对于物体与墙壁碰撞之前的过程，设物体与墙壁碰撞前的速度为v。
由动量定理得：
Ft1－μmg（t1＋t2）＝mv－0
解得：
v＝8m/s
对于物体与墙壁碰撞过程，以向右为正方向，由动量定理得：
－F′t3＝m（－v′）－mv
解得墙壁对物体的平均作用力大小F′＝280N。
答案：
280N
1．关于动量的概念，下列说法正确的是（ ）
A．动量大的物体惯性一定大
B．动量大的物体运动一定快
C．动量相同的物体运动方向一定相同
D．物体的动量发生变化，其动能一定变化
选C 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的。
动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，A错误；
同理，动量大的物体速度也不一定大，运动不一定快，B错误；
动量相同指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同，C正确；
当质量不变的物体的动量发生变化时，可以只是速度的方向发生变化，如匀速圆周运动，其动能不变，D错误。
2．[多选]质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，作用时间为t，下列说法正确的是（ ）
A．重力的冲量大小为mgtsinθ
B．支持力的冲量大小为mgtcosθ
C．合力的冲量大小为零
D．重力的冲量方向竖直向下
选BCD 重力的冲量大小为mgt，方向与重力的方向相同，竖直向下，A错误，D正确；
支持力的大小为mgcosθ，故支持力的冲量大小为mgtcosθ，B正确；
时间t内，物体静止，合力为零，故合力的冲量为零，C正确。
3．放在水平面上质量为m的物体，用一水平力F推它，作用时间t但物体始终没有移动，则这段时间内F对物体的冲量大小为（ ）
A．0 B．Ft
C．mgtD．无法判断
选B 当有力作用在物体上时，经过一段时间的累积，该力就对物体有冲量，不管物体是否运动，按照冲量的定义，F对物体的冲量大小和方向只与F、t有关，大小等于Ft，方向与F相同，B正确。
4.[多选]如图所示，一质量为m的滑块沿光滑的水平面以速度v0运动。
遇到竖直的墙壁被反弹回来，返回的速度大小变为
v0，则以下说法正确的是（ ）
A．滑块的动量改变量的大小为
mv0
B．滑块的动量改变量的大小为
C．滑块的动量改变量的方向与v0的方向相反
D．重力对滑块的冲量为零
选BC 以速度v0的方向为正方向，则滑块的动量改变量Δp＝－
mv0－mv0＝－
mv0，方向与规定的正方向相反，即与v0的方向相反，A错误，B、C正确；
根据I＝Ft可知，重力的冲量为I＝mgt，不为零，D错误。
5．在F＝30N的水平力作用下，质量m＝5kg的物体由静止开始沿水平面运动。
已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F作用6s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？
选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、末状态物体的速度都等于零。
取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得
（F－μmg）t1＋（－μmg）t2＝0
解得t2＝
t1＝
6s＝12s。
12s
[基础练]
一、选择题
1．[多选]（2018·
广州高二检测）下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动量改变，一定是速度大小改变
B．物体的动量改变，一定是速度方向改变
C．物体的运动状态改变，其动量一定改变
D．物体的动能改变，其动量一定改变
选CD 物体的动量改变，可能是速度的大小改变，也可能是方向改变，故选项A、B错误；
物体的运动状态改变，其速度改变，则其动量一定改变，故选项C正确；
物体的动能改变，则速度大小一定改变，其动量一定改变，故选项D正确。
2．[多选]（2017·
全国卷Ⅲ）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/s
B．t＝2s时物块的动量大小为4kg·
m/s
C．t＝3s时物块的动量大小为5kg·
D．t＝4s时物块的速度为零
选AB 方法一：
根据Ft图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力F的冲量，可知在0～1s、0～2s、0～3s、0～4s内合外力冲量分别为2N·
s、4N·
s、3N·
s、2N·
s，应用动量定理I＝mΔv可知物块在1s末、2s末、3s末、4s末的速率分别为1m/s、2m/s、1.5m/s、1m/s，物块在这些时刻的动量大小分别为2kg·
m/s、4kg·
m/s、3kg·
m/s、2kg·
m/s，则A、B正确，C、D错误。
前2s内物块做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a1＝
m/s2＝1m/s2，t＝1s时物块的速率v1＝a1t1＝1m/s，A正确；
t＝2s时物块的速率v2＝a1t2＝2m/s，动量大小为p2＝mv2＝4kg·
m/s，B正确；
物块在2～4s内做匀减速直线运动，加速度的大小为a2＝
＝0.5m/s2，t＝3s时物块的速率v3＝v2－a2t3＝（2－0.5×
1）m/s＝1.5m/s，动量大小为p3＝mv3＝3kg·
m/s，C错误；
t＝4s时物块的速率v4＝v2－a2t4＝（2－0.5×
2）m/s＝1m/s，D错误。
3．某物体在牵引力作用下由静止开始在水平面上做匀加速直线运动，经过时间t1后，撤去牵引力，物体在阻力作用下做匀减速直线运动，又经过时间t2速度减为零，若物体一直在同样的水平面上运动，则牵引力与阻力大小之比为（ ）
A．t2∶t1B．（t1＋t2）∶t1
C．（t1＋t2）∶t2D．t2∶（t1＋t2）
选B 设牵引力为F，阻力为Ff，整个运动过程对物体由动量定理得（F－Ff）t1－Fft2＝0，解得
，B正确。
4．（2015·
北京高考）“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．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．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力
选A 从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，人先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，加速度等于零时，速度最大，故人的动量和动能都是先增大后减小，加速度等于零时（即绳对人的拉力等于人所受的重力时）速度最大，动量和动能最大，在最低点时人具有向上的加速度，绳对人的拉力大于人所受的重力。
绳的拉力方向始终向上与运动方向相反，故绳对人的冲量方向始终向上，绳对人的拉力始终做负功。
故选项A正确，B、C、D错误。
5．（2018·
武汉高二检测）篮球比赛是深受人们喜爱的体育项目，传球方式中有一种方式是通过地面传球，其简化过程如图所示，若将质量为m的篮球以速度v斜射到地面上，入射的角度是45°
，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°
，速度大小仍为v，则下列说法中正确的是（ ）
A．合外力对篮球的冲量大小为
B．篮球动量的改变量为零
C．地面对篮球冲量的方向水平向左
D．篮球动量改变量的方向竖直向下
选A 由图可知，篮球碰前的动量大小为p1＝mv，碰后的动量大小为p2＝mv，由矢量合成可得，动量的改变量Δp＝
mv，方向竖直向上，由动量定理可知，合外力对篮球的冲量竖直向上，大小为
mv，故A正确，B、D错误；
因合外力对篮球的冲量竖直向上，重力对篮球的冲量竖直向下，故地面对篮球的冲量一定竖直向上，故C错误。
二、非选择题
6．一个质量为60kg的人从墙上跳下，以7m/s的速度着地，与地面接触0.1s后停下来，地面对他的作用力为多大？
如果他着地时弯曲双腿，用了0.3s停下来，地面对他的作用力为多大？
取g＝10m/s2。
规定向上为正方向，根据动量定理得
（F－mg）t1＝0－mv
代入数据解得，地面对他的作用力大小为
F＝4800N
若着地时弯曲双腿，根据动量定理得
（F′－mg）t2＝0－mv
F′＝2000N。
4800N 2000N
[提能练]
1．[多选]下面关于物体动量和冲量的说法，正确的是（ ）
A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大
B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变
C．物体动量增量的方向，就是它所受合外力的冲量方向
D．物体所受合外力冲量越大，它的动量变化量就越大
选BCD 由动量定理可知，物体所受合外力的冲量，其大小等于动量变化量的大小，方向与动量增量的方向相同，故A项错误，B、C、D项正确。
2．一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中（ ）
A．地面对运动员的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为
B．地面对运动员的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为零
C．地面对运动员的冲量为mv，地面对他做的功为
D．地面对运动员的冲量为mv－mgΔt，地面对他做的功为零
选B 设地面对运动员的平均作用力为F，则由动量定理得（F－mg）Δt＝mv，故地面对运动员的冲量FΔt＝mv＋mgΔt；
运动员从下蹲状态到身体刚好伸直离开地面的过程中，由于地面对运动员的作用力沿力的方向没有位移，地面对运动员做功为零，B正确。
3.质量为1kg的物体做直线运动，其速度图象如图所示。
则物体在前10s内和后10s内所受外力的冲量分别是（ ）
A．10N·
s,10N·
s
B．10N·
s，－10N·
C．0,10N·
D．0，－10N·
选D 由题图图象可知，在前10s内初、末状态的动量相同，p1＝p2＝5kg·
m/s，由动量定理知I1＝0；
在后10s内末状态的动量p3＝－5kg·
m/s，由动量定理得I2＝p3－p2＝－10N·
s，D正确。
4．[多选]如图所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用，到达距地面深度为h的B点时速度减为零。
不计空气阻力，重力加速度为g。
关于小球下落的整个过程，下列说法正确的有（ ）
A．小球的机械能减少了mg（H＋h）
B．小球克服阻力做的功为mgh
C．小球所受阻力的冲量大于m
D．小球动量的改变量等于所受阻力的冲量
选AC 取竖直向下为正方向，小球在整个过程中，动能变化量为零，重力势能减小了mg（H＋h），则小球的机械能减小了mg（H＋h），故A正确；
对小球下落的全过程运用动能定理得，mg（H＋h）－Wf＝0，则小球克服阻力做功Wf＝mg（H＋h），故B错误；
小球落到地面的速度v＝
，对进入泥潭的过程运用动量定理得：
IG－If＝0－m
，得：
If＝IG＋m
，知阻力的冲量大于m
，故C正确；
对全过程分析，运用动量定理知，动量的改变量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和，故D错误。
5．在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t停止，现将该木板改装成倾角为45°
的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑，若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ，则小物块上滑到最高位置所需时间t′与t之比为（ ）
A.
B.
C.
D.
选A 设小物块的初速度为v0，质量为m，木板水平时，由动量定理可得：
－μmgt＝0－mv0，木板倾角为45°
时，由动量定理可得：
－mgsin45°
·
t′－μmgcos45°
t′＝0－mv0，由以上两式可解得：
，A正确。
6．宇宙飞船在飞行过程中有很多需要解决的技术问题，其中之一就是当飞船进入宇宙微粒尘区时如何保持速度不变。
假设一宇宙飞船以v＝2.0×
103m/s的速度进入密度ρ＝2.0×
10－6kg/m3的微粒尘区，飞船垂直于运动方向上的最大截面积S＝5m2，且认为微粒与飞船相碰后都附着在飞船上，则飞船要保持速度v，所需推力为多大？
推力的作用在于使附着在飞船上的微粒具有与飞船相同的速度，设飞船在微粒尘区飞行Δt时间，则在这段时间内附着在飞船上的微粒质量Δm＝ρSvΔt，微粒由静止到与飞船一起运动，微粒的动量增加，
由动量定理FΔt＝Δp，得FΔt＝Δmv＝ρSvΔtv，
所以飞船所需推力F＝ρSv2＝2.0×
10－6×
5×
（2.0×
103）2N＝40N。
40N
升级会员 