高中物理动量全章复习资料(专题) 11页

高中物理动量全章复习资料（专题）一、冲量与动量、动量与动能概念专题•1.冲量|：I=Ft,有大小有方向（恒力的冲量沿F的方向），是矢量.两个冲量相同必定是大小相等方向相同，讲冲量必须明确是哪个力的冲量，单位是N•s.•2.动量p：p=mv,有大小有方向（沿v的方向）是矢量，两个动量相同必定是大小相等方向相同，单位是1一•3.动量与动能（Ek=Lmv2）的关系是：2p2=2mEk.动量与动能的最大区别是动量是矢量，动能是标量.冲量与动量变化的关系（动■定理人,t=mvr-=PLPq.'健功与动能变化的关系《动能定理■次这一》■加德【例题】A、B两车与水平地面的动摩擦因数相同，则下列哪些说法正确？A.若两车动量相同，质量大的滑行时间长;C.若两车质量相同，动能大的滑行时间长;B.若两车动能相同,D.若两车质量相同,质量大的滑行时间长;动量大的滑行距离长.【分析】根据动量定理F-t=mvt-mvo得mg.t=p：t=Eocmg-——A不正确；根据m1=上mg2mEkmg——B不正确；根据t=上mg2mEkocmg一C正确；根据动能定理F合■scos12mvt22pmgs=Ek=，2m2s=匕2—0cp2D正确.2mg训练题（1）如图51所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，到达斜面底端的过程中，两个物体具有的物理量相同的是：A.重力的冲量；B.弹力的冲量；C.合力的冲量；D.刚到达底端时的动量；E.刚到达底端时动量的水平分量;F.以上几个量都不同.1.F分析：物体沿斜面作匀加速直线运动，由位移公式，得h1c”=_gsinsin22t0c1sin2A、B错误；根据机械能守恒定律，物体到达不同，则t不同.又|G=mgt|N=Nt所以|g、|n方向相同，大小不同，选项底端的速度大小相等，但方向不同；所以刚到达底端时的动量大小相等但方向不同，其水平分量方向相同但大小不等，选项错误；又根据动量定理I合=AP=m/0可知合力的冲量大小相等，但方向不同，选项C错误.（2）对于任何一个固定质量的物体，下面几句陈述中正确的是：A.物体的动量发生变化，其动能必变化；B.物体的动量发生变化，其动能不一定变化；C.物体的动能发生变化，其动量不一定变化；D.物体的动能变化，其动量必有变化.2.BD分析：动量和动能的关系是P=2mE,两者最大区别是动量是矢量，动能是标量.质量一定的物体，其动量变化可能速度大小、方向都变化或速度大小不变方向变化或速度大小变化方向不变.只要速度大小不变，动能就不变.反之，动能变化则意味着速度大小变化，意味着动量变化.Sa、Sb和tA、tB分别表示滑（8）A车质量是B车质量的2倍，两车以相同的初动量在水平面上开始滑行，如果动摩擦因数相同，并以行的最远距离和所用的时间，则A.Sa=Sb,tA=tB；B,S\>Sb,tA>tB；C,SaSb,tA0,故选项B错；在全过程中：mg（ti+t2）-ft2=0,故选项C对；在过程口中：饱一mgt2=Ap，0,故选项D错.5.I/F解：对P：F=mavp=at对Q:I=mvQ,当VP=VQ时，两者距离最大，即：Ft/m=I/mt=I/F四、动量守恒条件专题•1.外力：所研究系统之外的物体对研究系统内物体的作用力.•2.内力：所研究系统内物体间的相互作用力.•3.系统动量守恒条件：系统不受外力或所受外力合力为零（不管物体是否相互作用）.系统不受外力或所受外力合力为零，说明合外力的冲量为零，故系统总动量守恒.当系统存在相互作用的内力时，由牛顿第三定律得知相互作用的内力产生的冲量，大小相等方向相反，使得系统内相互作用的物体的动量改变量大小相等方向相反，系统总动量保持不变.也就是说内力只能改变系统内各物体的动量而不能改变整个系统的总动量.训练题（2）如图57所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中图IA.动量守恒、机械能守恒；B.动量不守恒，机械能不守恒；C.动量守恒、机械能不守恒；D.动量不守恒，机械能守恒.2.B解：过程一：子弹打入木板过程（At很小），子弹与木板组成的系统动量守恒，但机械能不守恒（.「子弹在打入木块过程有热能产生）；过程二：木块（含子弹）压缩弹簧，对三者组成的系统机械能守恒，但动量不守恒（.「对系统：F合，0）,所以全程动量、机械能均不守恒.（3）光滑水平面上A、B两小车中有一弹簧（如图58）,用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将两小车及弹簧看作\n系统，下面的说法正确的是:网5TA.先放B车后放A车，（手保持不动），则系统的动量不守恒而机械能守恒；B,先放A车，后放B车，则系统的动量守恒而机械能不守恒；C.先放A车，后用手推动B车，则系统的动量不守恒，机械能也不守恒；D.若同时放开两手，则A、B两车的总动量为零.2.ACD提示：对A选项：先放B车时，A、B车及弹簧三者组成的系统合外力F合，0,：动量不守恒，但由于按A车的手不动，故手不做功，此系统机械能守恒.对C选项：F合，0,且F合又对系统做功（机械能增加），：动量及机械能均不守恒.五、动量守恒定律各种不同表达式的含义及其应用专题•1.p=p'（系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p'）•2.Ap=0（系统总动量增量为零）.•3.Api=-Ap2（相互作用两个物体组成的系统，两物体动量增量大小相等方向相反）.•4.mivi+m2V2=mivi'+m2V2'（相互作用两个物体组成系统，前动量和等于后动量和）r=叫5+，的3（适用于原来瞽止妁鬲物体坦成的系跣，由此式可推铮你劝我动、推「式彳你快我快，你怪我慢，你停我停，你我送率和各自质量成反比人〔叫幽+切3丹=（也用于两物体相互伟期后姑合在一起的情猊J・5.以上各式的运算都属矢量运算，高中阶段只限于讨论一维情况（物体相互作用前、后的速度方向都在同一直线上），可用正、负表示方向.处理时首先规定一个正方向，和规定正方向相同的为正，反之为负，这样就转化为代数运算式，但所有的动量都必须相对于同一参照系.例例题】质量mi=i0g的小球在光滑的水平桌面上以vi=30cm/s的速率向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以V2=i0cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好停止，那么碰撞后小球mi的速度是多大？方向如何？【分析与解答】设vi的方向即向右为正方向，则各速度的正负号为：vi=30cm/s,V2=-i0cm/s,V2'=0,据miVi'+m2V2'=mivi+m2V2有i0vi'=i0X30+50X（-i0）.解彳tvi'=-20（cm/s）,负号表示碰撞后，mi的方向与vi的方向相反，即向左.总结提高解此类题一定要规定正方向.正确找出初末态动量.训练题（3）一只小船静止在湖面上，一个人从小船的一端走到另一端（不计水的阻力），以下说法中正确的是：A.人在小船上行走，人对船作用的冲量比船对人作用的冲量小，所以人向前运动得快，船后退得慢；B.人在船上行走时，人的质量比船小，它们所受冲量的大小是相等的，所以人向前运动得快，船后退得慢；C.当人停止走动时，因船的惯性大，所以船将会继续后退；D.当人停止走动时，因总动量任何时刻都守恒，所以船也停止后退.3.BD分析：对A:人对船的作用力和船对人的作用力等大反向，作用时间相等，所以两冲量大小相等；选项A错.对C:人在船上走的过程，对人和船构成的系统，总动量守恒，所以人停则船停；选项C错.（6）一辆总质量为M的列车，在平直轨道上以速度v匀速行驶，突然后一节质量为m的车厢脱钩，假设列车受到的阻力与质量成正比，牵引力不变，则当后一节车厢刚好静止的瞬间，前面列车的速度为多大？6.解：列车在平直轨道匀速行驶，说明列车受到合外力为零.后一节车厢脱钩后，系统所受合外力仍然为零，系统动量守恒.根据动量守恒定律有：Mv=（M—m）v'v'=Mv/（M—m）六、平均动量守恒专题若系统在全过程中动量守恒（包括单方向动量守恒），则这一系统在全过程中的平均动量也必定守恒.如果系统是由两个物体组0=07,-m2V2得推论:成，且相互作用前均静止、相互作用后均发生运动，则由\nmisi=m2s2,使用时应明确si、S2必须是相对同一参照物位移的大小.-r-s——•-【例题】一个质量为M,底面长为b的三角形劈静止于光滑的水平桌面上，(如图5—16所示)有一质量为m的小球由斜面顶部无初速滑到底部时，劈移动的距离为多少？【分析和解答】劈和小球组成的系统在整个运动过程中都不受水平方向外力.所以系统在水平方向平均动量守恒.劈和小球在整个过程中发生的水平位移如图515所示，由图见劈的位移为s,小球的水平位移为(b-s).则由mi&=m2s2得：Ms=m(b-s),..s=mb/(M+m)总结提高用misi=m2s2来解题，关键是判明动量是否守恒、初速是否为零(若初速不为零，则此式不成立)，其次是画出各物体的对地位移草图，找出各长度间的关系式.训练题(2)静止在水面的船长为I,质量为M,一个质量为m的人站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，船移动的距离为多少？2.解：如图，设船移动的距离为s股，人移动的距离为s人.Msms人s人+s船=l解彳导s«s=mI/(M+m)(4)气球质量为200kg，载有质量为50kg的人，静止在空中距地面20m的地方，气球下悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至安全到达地面，则这根绳长至少为多长？4、解：如图，设气球产生的位移为s球，气球产生的位移为s人,m人sa=m球s球50X20=200Xs球s球=5m所以绳长至少为：l=sa+s球=20+5=25m七、多个物体组成的系统动量守恒专题有时应用整体动量守恒，有时只应用某部分物体动量守恒，有时分过程多次应用动量守恒，有时抓住初、末状态动量守恒即可，要善于选择系统、善于选择过程来研究.【例题】两只小船平行逆向航行，航线邻近，当它们头尾相齐时，由每一只船上各投质量m=50kg的麻袋到对面一只船上去，结果载重较小的一只船停了下来，另一只船则以v=8.5m/s的速度向原方向航行，设两只船及船上的载重量各为mi=500kg及叫=1000kg，问在交换麻袋前两只船的速率为多少？(水的阻力不计).E二【分析】选取小船和从大船投过的麻袋为系统，如图5i8,并以小船的速度为正方向，根据动量守I叫)^恒定律有：(mi-m)vi-mv2=0,即450vi-50V2=0……(i).选取大船和从小船投过的麻袋为系统有：图5—18-(-m2-m)V2+mvi=-m2V,即-950V2+50vi=-1000x8.5……(2).选取四个物体为系统有：mivi-m2V2=-m2v,即500vi-1000V2=-1000X8.5……(3).联立(1)(2)(3)式中的任意两式解得：vi=1(m/s),V2=9(m/s).训练题(1)质量m=100kg的小船静止在静水面上，船两端载着m甲=40kg,m乙=60kg的游泳者，在同一水平线上甲朝左乙朝右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中，如图519所示，则小船的运动方向和速率为：\nA.向左，小于1m/s；B.向左，大于1m/s；C.向右，大于1m/s；D.向右，小于1m/s.1.A解：对甲、乙两人及船构成的系统总动量守恒，取向右为正方向，则根据动量守恒定律得0=m九甲+m乙v乙+mv,0=40X(-3)+60X3+100Xv,v=—0.6m/s负号表示方向向左(3)A、B两船的质量均为M,都静止在平静的湖面上，现A船中质量为M/2的人，以对地的水平速率v从A船跳到B船，再从B船跳到A船……经n次跳跃后，人停在B船上；不计水的阻力，则：A.A、B两船速度大小之比为2：3;B.A、B(包括人)两动量大小之比1：1;C.A、B(包括人)两船的动能之比3：2;D.以上答案都不对.3.BC分析：不管人跳几次，只关心初状态：人在A船上，系统(包括A、B船和人)总动量为零；末状态人在B船上.整过程动量守恒，根据动量守恒定律得0=Mvi+(M+M/2)vbva/vb=3/2(4)小车放在光滑地面上，A、B两人站在车的两头，分析小车运动的原因，可能是：(如图520所示)A在车的左端，B在车的右端，这两人同时开始相向行走，发现小车向左运动,A.A、C.A、4.ACB质量相等，B速率相等，分析：对A比B的速率大;A比B的质量大;B.D.A、B质量相等，A比B的速率小;A、B速率相等，A比B的质量小.A、B两人及车构成的系统动量守恒，取向左为正方向.idbvb—mAvA+m车v车=0,mAvA=mBvB+m车v车，所以mAvA>mBvB(7)如图5—21,在光滑水平面上有两个并排放置的木块A和B,已知mA=500g,mB=300g,一质量为80g的小铜块C以25m/s的水平初速开始，在A表面滑动，由于C与A、B间有摩擦，铜块C最后停在B上，B和C一起以2.5m/s的速度共同前进，求：①木块A的最后速度VA';②C在离开A时速度7.解：①因为水平面光滑、C在A、B面上滑动的整个过程,A、B、C系统总动量守恒.木块C离开A滑上B时，木块A的速度为最后速度，则动量守恒，A、Bmcvc=MaVa+(mB+mc)vzbc,代入数据可得速度相等.贝1JmcVc=(mA+mB)v'A+mcv'cv'A=2.1m/s,②对代入数据可得v'C在A上滑动的过程，A、B、C系统总c=4m/s九、用动量守恒定律进行动态分析专题【例题】甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的总质量共为M=30kg,乙和他的冰车的总质量也是30kg,游戏时，甲推着一质量为m=15kg的箱子，和他一起以大小为v0=2m/s的速度滑行.乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力，求：甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞.【分析和解答】甲把箱子推出后，甲的运动有三种可能，一是继续向前，方向不变；一是静止；一是倒退，方向改变.按题意，要求甲推箱子给乙避免与乙相撞的最起码速度，是上述的第一种情况，即要求推箱子后，动量的变化不是很大，达到避免相撞的条件便可以，所以对甲和箱的系统由动量守恒定律可得：(取vo方向为正方向)(M+m)v0=mv+Mv［即(30+15)X2=15v+30v1……(1)v为箱子相对地速度，v1为甲相对地速度.乙抓住箱子后，避免与甲相遇，则乙必须倒退，与甲运动方向相同，对乙和箱的系统得：mv-Mvo=(M+m)v2即15v-30X2=(30+15)v2……(2)v2为乙抓住箱子后，一起相对地的后退速度.甲、乙两冰车避免相撞的条件是：v2>v1；当甲、乙同步前进时，甲推箱子的速度为最小.v2=v1……(3)联立(1)(2)(3)式代入数据解得：v=5.2m/s训练题(1)如图526所示，水平面上A、B两物体间用线系住，将一根弹簧挤紧，A、B两物体质量之比为2：1,它们与水平面间的动摩擦因数之比为1：2.现将线烧断，A、B物体从静止被弹开，则：\nA.弹簧在弹开过程中(到停止之前)，A、B两物体速度大小之比总是1：2;B.弹簧刚恢复原长时，两物体速度达最大；C.两物体速度同时达到最大；D.两物体同时停止运动.分析：由于A、B受水平地面的摩擦力等大反向，整个过程系统动量守恒，则0=mAVA—mBVBva/vb=mB/mA=1/2选项A、C、D正确.当A或B受合外力等于零，加速度为零时，速度达到最大，此时弹簧尚未恢复原长，选项B错误.(2)如图5—27所示，光滑水平面有质量相等的A、B两物体，B上装有一轻质弹簧，B原来处于静止状态，A以速度v正对B滑行,当弹簧压缩到最短时：图A.A的速度减小到零；B.是A和B以相同的速度运动时刻；C.是B开始运动时；D.是B达到最大速度时.2.B分析：当A碰上弹簧后，A受弹簧推力作用而减速，B受弹簧推力作用而加速；当两者速度相等时，A、B之间无相对运动，弹簧被压缩到最短.然后A受弹簧推力作用继续减速，B受弹簧推力作用继续加速，当弹簧恢复原长时，A减速至零，B加速至最大.或用动量守恒定律分析，mAv+0=mAv'A+mBv'bv'a减小，v'b增大；当v'a减至零时，v'b增加至最大为v.(5)如图529所示，甲车质量mi=20kg,车上有质量M=50kg的人.甲车(连人)从足够长的光滑斜坡上高h=0.45m由静止开始向下运动，到达光滑水平面上，恰遇m2=50kg的乙车以速度vo=1.8m/s迎面驶来.为避免两车相撞，甲车上的人以水平速度v'(相对于地面)跳到乙车上，求v'的可取值的范围.(g取10m/s2)>1*5.解：甲车滑到水平面时速度为v甲=J2gh=J2100.45=3(m/s)向右；限&一制取向右为正方向，设人从甲车跳到乙车后，甲、乙的速度为v'甲，v'乙(均向右)，当v'甲=v'乙时，两车不相碰，由动量守恒定律，对人和甲车有：(20+50)v甲=20v'甲+50v',对人和乙车有：50v'—50v0=(50+50)v'乙解得v'=3.8m/s当v〃甲=—v〃乙时两车不相碰，同理有：(20+50)v甲=50v〃+20v〃甲50v〃―50v0=(50+50)v〃乙解彳导v〃=4.8m/s,故v'的范围：3.8m/s《v'<4.8m/s(6)如图530所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为l,细杆高为h,且位于小车的中点，试求：当玩具蛙最小以多大的水平速度v跳出时，才能落到桌面上？(要求写出必要文字，方程式及结果)6.解：取向右为正方向，系统m,M动量守恒：0=mv—MV,蛙在空中运动时间：t=J2g/h蛙在t内相对车的水平距离：l/2=(v+V)t,解得：vMl2(Mm)\2h,十、爆炸、碰撞和反冲专题・1.碰撞过程是指：作用时间很短，作用力大.碰撞过程两物体产生的位移可忽略.・2.爆炸、碰撞和反冲动量近似守恒：有时尽管合外力不为零，但是内力都远大于外力，且作用时间又非常短，所以合外力产生的冲量跟内力产生冲量比较都可忽略，总动量近似守恒.・3.三种碰撞的特点：(1)弹性碰撞一一碰撞结束后，形变全部消失，末态动能没有损失.所以，不仅动量守恒，而且初、末动能相等，即12121212m1v1+m2V2=m1v1+m2v2—m1M—m2v2—m1Vl—m2V22222(2)一般碰撞一一碰撞结束后，形变部分消失，动能有部分损失.所以，动量守恒，而初、末动能不相等，即\n12121212,lmivi+m2V2=m1v1+m2v2—miM—m)2v2—m1V1—m2V2+△Ek碱2222(3)完全非弹性碰撞一一碰撞结束后，两物体合二为一，以同一速度运动；形变完全保留，动能损失最大.所以，动量守恒，而初、末动能不相等，即121212m1V1+m12V2=(m1+m2)v—m1V1—m2V2—(m1+m2)v+AEkmax222・4.“一动一静”弹性正碰的基本规律如图532所示，一个动量为m1V1的小球，与一个静止的质量为m2的小球发生弹性正碰，这种最典型的碰撞，具有一系列应用广泛的重要规律(1)动量守恒，初、末动能相等，即(2)根据①②式，碰撞结束时，主动球(3)判定碰撞后的速度方向当mi>m2时；v'1>0,当mi=m2时；v'1=0,当mi0——两球均沿初速V1方向运动.V'2=V1——两球交换速度，主动球停下，被动球以V1开始运动.V,2>0主动球反弹，被动球沿V1方向运动.・5.“一动一静”完全非弹性碰撞的基本计算关系如图533所示，在光滑水平面上，有一块静止的质量为M的木块，一颗初动量为mV。的子弹，水平射入木块，并深入木块且冲击过程中阻力f恒定.d,(1)碰撞后共同速度(V)根据动量守恒，共同速度为v=尺工m+M①(2)木块的冲击位移(s)设平均阻力为f,分别以子弹，木块为研究对象，根据动能定理，有fs=—Mv2②，f(s+d)=—mV2——mv2③由①、②和③式可得222s=md