适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题2能量与动量第2讲动量和能量观点的应用课件

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1.(2022山东卷)我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示,发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出,火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中(　　)A.火箭的加速度为零时,动能最大B.高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能C.高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量D.高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
解析 选火箭为研究对象,火箭先向上做加速运动,后向上做减速运动,至火箭速度为零。开始火箭受推力、重力及空气阻力,当合力为零时,加速度为零,速度最大,动能最大,选项A正确。火箭向上运动的过程中,重力势能也增加,选项B错误。根据动量定理,推力、重力和空气阻力的合力的冲量等于火箭动量的增加量,选项C错误。根据动能定理,推力、重力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量,选项D错误。
2.(2022重庆卷)在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中,某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线(如图所示)。从碰撞开始到碰撞结束过程中,若假人头部只受到安全气囊的作用,则由曲线可知,假人头部(　　)A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积B.动量大小先增大后减小C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积D.加速度大小先增大后减小
解析 假人的头部只受到安全气囊的作用,则F-t图像的面积即合力的冲量,再根据动量定理可知F-t图像的面积也是动量的变化量,且图线一直在t轴的上方,则动量的大小一直增大,故A、B错误。由动量与动能的关系有Ek= ,而F-t图像的面积是动量的变化量,则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比,故C错误。假人的头部只受到安全气囊的作用,可知a∝F,即假人头部的加速度先增大后减小,故D正确。
3.(2022北京卷)质量为m1和m2的两个物体在光滑水平面上正碰,其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是(　　)A.碰撞前m2的速率大于m1的速率B.碰撞后m2的速率大于m1的速率C.碰撞后m2的动量大于m1的动量D.碰撞后m2的动能小于m1的动能
4.(2023湖南卷)如图所示,质量为m0的匀质凹槽放在光滑水平地面上,凹槽内有一个半椭圆形的光滑轨道,椭圆的半长轴和半短轴分别为a 和b,长轴水平,短轴竖直。质量为m的小球,初始时刻从椭圆轨道长轴的右端点由静止开始下滑。以初始时刻椭圆中心的位置为坐标原点,在竖直平面内建立固定于地面的直角坐标系xOy,椭圆长轴位于x轴上。整个过程凹槽不翻转,重力加速度为g。(1)小球第一次运动到轨道最低点时,求凹槽的速度大小以及凹槽相对于初始时刻运动的距离;(2)在平面直角坐标系xOy中,求出小球运动的轨迹方程;
(2)小球与凹槽组成的系统,在水平方向上动量守恒,则m0x1'=mx2'x+x2'=a
即小球的轨迹为圆的一部分,圆心为(a-b,0),半径为b根据几何关系可得图中α=30°在水平方向上,根据动量守恒定律得mvcs 60°=m0v'根据机械能守恒定律得
【方法规律归纳】理解动量定理时应注意的四个问题(1)动量定理表明冲量既是使物体动量发生变化的原因,又是物体动量变化的量度。注:这里所说的冲量是物体所受的合力的冲量(或者说是物体所受各个外力冲量的矢量和)。(2)动量定理的研究对象是一个物体(或可视为一个物体的系统)。　　　　　　　　　 可能是流体(3)动量定理是过程定理,解题时必须明确过程及初、末状态的动量。(4)动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选取统一的正方向。
【对点训练】1.(命题点1、2)下图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图,运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ,运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ,忽略空气阻力,则运动员(　　)A.过程Ⅰ的动量改变量等于零B.过程Ⅱ的动量改变量等于零C.过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量D.过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量
解析 过程Ⅰ中动量改变量等于重力的冲量,即为mgt,不为零,故A错误,C正确。运动员进入水前的速度不为零,末速度为零,过程Ⅱ的动量改变量不等于零,故B错误。过程Ⅱ的动量改变量等于合外力的冲量,此过程中运动员受重力和水的阻力,动量改变量不等于重力的冲量,故D错误。
2.(2023广东佛山一模)(命题点2)网球质量约60 g,某球员高速击球时,球迎面飞来的速度约为50 m/s,球与球拍接触的时间大约是0.004 s,倘若要用球拍以同等的速率将球反向击回,则此过程中网球(　　)A.动量变化量为0B.动量变化量约为3.0 kg·m/sC.受到球拍的冲击力约为750 ND.受到球拍的冲击力约为1 500 N
解析 取反弹后速度的方向为正方向,网球动量变化量约为Δp=mv2-mv1 =0.06×50 kg·m/s-(0.06×50) kg·m/s=6 kg·m/s,故A、B错误。取反弹后速度的方向为正方向,则Δp=F·Δt,得F=1 500 N,故D正确,C错误。
3.(命题点3)福建属于台风频发地区,各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5~28.4 m/s,16级台风的风速范围为51.0~56.0 m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌,则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的(　　)A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍
【方法规律归纳】1.动量守恒定律解题“五步法”注:对于过程的选定,初状态选定较易,“过程”的末状态的选定,有时需要根据题目中的临界点或极值点确定。
2.一般碰撞的三个制约关系一般碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间:动量守恒,机械能(或动能)有损失,遵循以下三个制约关系:(1)动量制约:碰撞过程中必须受到动量守恒定律的制约,总动量恒定不变,即p1+p2=p1'+p2'。(2)动能制约:在碰撞过程中,碰撞双方的总动能不会增加,即Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'。(3)运动制约:碰撞要受到运动的合理性要求的制约,例如,如果碰前和碰后两物体都同向运动,那么碰撞后原来在前面的物体速度必增大,且大于或等于原来在后面的物体的碰后速度。
[典例] (多选)(命题点1)水平冰面上有一固定的竖直挡板。一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为(　　)A.48 kgB.53 kgC.58 kgD.63 kg
解析 设该运动员的质量为m0,物块的质量为m=4.0 kg,推物块的速度大小为v=5.0 m/s,取人运动的方向为正方向,根据动量守恒定律可得第一次推物块的过程中:0=m0v1-mv第二次推物块的过程中:m0v1+mv=m0v2-mv第三次推物块的过程中:m0v2+mv=m0v3-mv…第n次推物块的过程中:m0vn-1+mv=m0vn-mv以上各式相加可得:m0vn=(2n-1)mv当n=7时,v752 kg当n=8时,v8≥v,解得m0≤60 kg,故52 kg