1、高中物理动量定理练习题及答案及解析一、高考物理精讲专题动量定理1如图所示，静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列，质量均为m，人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离L时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运动了距离L时停。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍，重力加速度为g，若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞吋间很短，忽咯空气阻力，求：(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功；(2)人给第一辆车水平冲量的大小。【答案】(1)-3kmgL；(2)。【解析】【分析】【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为W，则W=-kmgL-2kmgL=-3kmgL即整个过程中摩擦
2、阻力所做的总功为-3kmgL。(2)设第一辆车的初速度为v0，第一次碰前速度为v1，碰后共同速度为v2，则由动量守恒得mv1=2mv2由以上各式得所以人给第一辆车水平冲量的大小2质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里求：沙对小球的平均阻力F；小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I【答案】(1) (2)【解析】试题分析：设刚开始下落的位置为A，刚好接触沙的位置为B，在沙中到达的最低点为C.在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用时间为t1+t2，而阻力作用时间仅为t2，以竖直向下为正方向，有：mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得：方向竖直向上仍然在下
3、落的全过程对小球用动量定理：在t1时间内只有重力的冲量，在t2时间内只有总冲量（已包括重力冲量在内），以竖直向下为正方向，有：mgt1-I=0,I=mgt1方向竖直向上考点：冲量定理点评：本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法3一质量为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，物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与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；(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【答案】（1） （2）F=130N【
4、解析】试题分析：（1）对A到墙壁过程，运用动能定理得：，代入数据解得：=0.32（2）规定向左为正方向，对碰墙的过程运用动量定理得：Ft=mvmv，代入数据解得：F=130N4如图所示，用0.5kg的铁睡把钉子钉进木头里去，打击时铁锤的速度v=4.0m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01s（取g=10m/s2），那么：（1）不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力多大？（2）考虑铁锤的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？【答案】（1）200N，方向竖直向下；（2）205N，方向竖直向下【解析】【详解】（1）不计铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的平均作用力为，取铁锤
5、的速度的方向为正方向，以铁锤为研究对象，由动量定理得则由牛顿第三定律可知，铁锤钉钉子的平均作用力的大小也为200N，方向竖直向下。（2）考虑铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的作用力为，取铁锤的速度的方向为正方向，由动量定理得可得即考虑铁锤受的重力时，铁锤打打子的平均作用力为=205N，方向竖直向下。5如图所示,两个小球A和B质量分别是mA2.0kg,mB1.6kg,球A静止在光滑水平面上的M点,球B在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A运动,假设两球相距L18m时存在着恒定的斥力F,L18m时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d2m,此时球B的速度是4m/s.求:(1)球B
6、的初速度大小;(2)两球之间的斥力大小;(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】试题分析：（1）当两球速度相等时，两球相距最近，根据动量守恒定律求出B球的初速度；（2）在两球相距L18m时无相互作用力，B球做匀速直线运动，两球相距L18m时存在着恒定斥力F，B球做匀减速运动，由动能定理可得相互作用力（3）根据动量定理得到两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间（1）设两球之间的斥力大小是F，两球从开始相互作用到两球相距最近时所经历的时间是t。当两球相距最近时球B的速度，此时球A的速度 与球B的速度大小相等， ,由动量守恒定律可得： ;(2
7、)两球从开始相互作用到它们之间距离最近时，它们之间的相对位移x=L-d，由功能关系可得： 得：F=2.25N(3)根据动量定理，对A球有,得 点晴：本题综合考查了动量定理、动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强知道速度相等时，两球相距最近，以及知道恒力与与相对位移的乘积等于系统动能的损失是解决本题的关键6如图，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端分别与木块B、C相连，弹簧处于原长状态现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，碰撞时间极短、大小为t(1)A、B碰撞过程中，求A对B的平均作用力大小F(2)在以后的运动过程中，求
8、弹簧具有的最大弹性势能Ep【答案】(1) (2)【解析】【详解】(1)设A、B碰撞后瞬间的速度为，碰撞过程A、B系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有：解得设A、B碰撞时的平均作用力大小为F，对B有解得(2)当A、B、C具有共同速度v时，弹簧具有最大弹性势能，设弹簧的最大弹性势能为，碰后至A、B、C速度相同的过程中，系统动量守恒，有根据碰后系统的机械能守恒得解得：7质量为70kg的人不慎从高空支架上跌落，由于弹性安全带的保护，使他悬挂在空中已知人先自由下落3.2m，安全带伸直到原长，接着拉伸安全带缓冲到最低点，缓冲时间为1s，取g=10m/s2求缓冲过程人受到安全带的平均拉力的大小【答
9、案】1260N【解析】【详解】人下落3.2m时的速度大小为在缓冲过程中，取向上为正方向，由动量定理可得则缓冲过程人受到安全带的平均拉力的大小8如图所示，质量为m=0.5kg的木块，以v0=3.0m/s的速度滑上原来静止在光滑水平面上的足够长的平板车，平板车的质量M=2.0kg。若木块和平板车表面间的动摩擦因数=0.3，重力加速度g=10m/s2，求：(1)平板车的最大速度；(2)平板车达到最大速度所用的时间.【答案】（1）0.6m/s （2）0.8s【解析】【详解】（1）木块与平板车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0=(M+m)v， 解得:v=0.6m/s（2）对平板
10、车，由动量定律得：mgt=Mv解得:t=0.8s9如图所示，在粗糙的水平面上0.5a1.5a区间放置一探测板（）。在水平面的上方存在水平向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场右边界离小孔O距离为a,位于水平面下方离子源C飘出质量为m，电荷量为q，初速度为0的一束负离子，这束离子经电势差为的电场加速后，从小孔O垂直水平面并垂直磁场射入磁场区域，t时间内共有N个离子打到探测板上。（1）求离子从小孔O射入磁场后打到板上的位置。（2）若离子与挡板碰撞前后没有能量的损失，则探测板受到的冲击力为多少？（3）若射到探测板上的离子全部被板吸收，要使探测板不动，水平面需要给探测板的摩擦力为多少？【答案】（1）
11、打在板的中间（2） 方向竖直向下（3） 方向水平向左【解析】(1)在加速电场中加速时据动能定理： ，代入数据得 在磁场中洛仑兹力提供向心力： ,所以半径轨迹如图：， ， 所以，离子离开磁场后打到板的正中间。(2)设板对离子的力为F，垂直板向上为正方向，根据动量定理： F= 根据牛顿第三定律，探测板受到的冲击力大小为，方向竖直向下。（3）若射到探测板上的离子全部被板吸收，板对离子水平方向的力为T，根据动量定理： ，T= 离子对板的力大小为，方向水平向右。所以水平面需要给探测板的摩擦力大小为，方向水平向左。10如图所示，光滑水平面上放着质量都为m的物块A和B，A紧靠着固定的竖直挡板，A、B 间夹一
12、个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接），用手挡住B不动，此时弹簧压缩的弹性势能为在A、B间系一轻质细绳，细绳的长略大于弹簧的自然长度。放手后绳在短暂时间内被拉断，之后B继续向右运动，一段时间后与向左匀速运动、速度为v0的物块C发生碰撞，碰后B、C立刻形成粘合体并停止运动，C的质量为2m。求：（1）B、C相撞前一瞬间B的速度大小；（2）绳被拉断过程中，绳对A的冲量I。【答案】（1） （2）【解析】（1）由动量守恒定律可知： 得： （2）由能量守恒可得： 得： 动量守恒： 冲量： 得： 11柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气虹与活塞间有柴油与空气的混合物在重锤与桩碰摊的过程中，通过压
13、缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动，锤向上运动现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为，锤在桩帽以上高度为处（如图）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上，同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这过程的时间极短随后，桩在泥土中向下移动一距离已知锤反跳后到达最高点时，锺与已停下的桩子之间的距离也为（如图2）已知，重力加速度，混合物的质量不计，设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力是恒力，求：（1）重锤与桩子发生碰撞之前的速度大小；（2）重锤与桩子发生碰后即将分离瞬间，桩子的速度大小；（3）桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力的大小【
14、答案】（1） （2）见解析 （3） 【解析】（1）锤自由下落，设碰桩前速度大小为，由动能定理得： 化简得： 即锤与桩碰撞前的瞬间，锤速度的大小为（2）碰后，设碰后锤的速度大小为，由动能定理得： 化简得： 设碰后桩的速度为，由动量守恒定律得：解得 桩下降的过程中，根据动能定理得： 解得： 即桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力的大小为故本题答案是：（1） （2） （3）点睛：利用动能定理求解重锤落下的速度以及重锤反弹的速度，根据动量守恒求木桩下落的速度12质量是的铁锤从的高处自由落下，打在一高度可忽略的水泥桩上没有反弹，与水泥桩撞击的时间是，不计空气阻力求：撞击时，铁锤对桩的平均冲击力的大小【答案】【解析】由动能定理得：mgh=mv2-0，铁锤落地时的速度： 设向上为正方向，由动量定理得：（F-mg）t=0-(-mv)解得平均冲击力F=8400N；点睛：此题应用动能定理与动量定理即可正确解题，解题时注意正方向的选择；注意动能定理和动量定理是高中物理中很重要的两个定理，用这两个定理解题快捷方便，要做到灵活运用
