物理动量定理题20套(带答案)及解析.docxVIP

物理动量定理题 20 套 ( 带答案 ) 及解析 一、高考物理精讲专题动量定理 1． 2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某 滑道示意图如下，长直助滑道 AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接，滑道 BC 高 h=10 m ， C 是半 径 =20 m 圆弧的最低点，质量 m =60 kg 的运动员从 A 处由静止开始匀加速下滑，加速 R 度 a=4.5 m/s 2，到达 B 点时速度 vB=30 m/s ．取重力加速度 g=10 m/s 2． （1 ）求长直助滑道 AB 的长度 ； L （2 ）求运动员在 AB 段所受合外力的冲量的 I 大小； （3 ）若不计 BC 段的阻力，画出运动员经过 C 点时的受力图，并求其所受支持力 FN 的大 小． 【答案】（ 1） 100m （ 2） 1800 N s （ 3） 3 900 N 【解析】 （1）已知 AB 段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即 v2 v02 2aL 可解得 : L v2 v02 100m a 2）根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以 I mvB 0 1800N s （3）小球在最低点的受力如图所示 由牛顿第二定律可得： N mg m vC2 R 从 B 运动到 C 由动能定理可知： mgh 1 mv2 1 mv2 2 2 解得 ; N 3900N 故本题答案是：（ 1） L 100m （2） I 1800N s （ 3） N 3900N 点睛：本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小． 2． 图甲为光滑金属导轨制成的斜面，导轨的间距为 l 1m ，左侧斜面的倾角 37 ，右 侧斜面的中间用阻值为 R 2 的电阻连接。在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁 场，磁感应强度大小为 B1 0.5T ，右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁 场，磁感应强度为 B2 0.5T 。在斜面的顶端 e、 f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接 导体棒 ab，另一导体棒 cd 置于左侧斜面轨道上，与导轨垂直且接触良好， ab 棒和 cd 棒的 质量均为 m 0.2kg ， ab 棒的电阻为 r1 2 ， cd 棒的电阻为 r2 4 。已知 t=0 时刻起， cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动 (cd 棒始终在左侧斜面上运动 )，而 ab 棒在水 平拉力 F 作用下始终处于静止状态， F 随时间变化的关系如图乙所示， ab 棒静止时细导线 与竖直方向的夹角 37 。其中导轨的电阻不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支 架。 (1)请通过计算分析 cd 棒的运动情况； (2)若 t=0 时刻起，求 2s 内 cd 受到拉力的冲量； (3)3 s 内电阻 R 上产生的焦耳热为 2. 88 J，则此过程中拉力对 cd 棒做的功为多少 ? 【答案】 (1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动； (2)1.6Ngs ； (3) 43.2J 【解析】 【详解】 (1)设绳中总拉力为 T ，对导体棒 ab 分析，由平衡方程得： F Tsinθ BIl Tcosθ mg 解得： F mgtanθ BIl 1.5 0.5I 由图乙可知： F 1.5 0.2t 则有： I 0.4t cd 棒上的电流为： I cd 0.8t 则 cd 棒运动的速度随时间变化的关系： v 8t 即 cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。 ab 棒上的电流为： I 0.4t 则在 2 s 内，平均电流为 0.4 A ，通过的电荷量为 0.8 C 1.6C ，通过 cd 棒的电荷量为 由动量定理得： I F mgsinθt BlI t mv 0 解得： I F 1.6N gs (3)3 s 内电阻 R 上产生的的热量为 Q 2.88J ，则 ab 棒产生的热量也为 Q ， cd 棒上产生的 热量为 8Q ，则整个回路中产生的总热量为 28. 8 J 3 s 内克服安培力做功为 28. 8J ，即 而重力做功为： WG mg sin 43.2J 对导体棒 cd ，由动能定理得： WF W 克安 WG 1 mv2 0 2 由运动学公式可知导体棒的速度为 24 m/s 解得： WF 43.2J 3． 如图所示，在倾角 θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端，有一质量 m=1.0kg、可视为 质点的物体，以 v0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。已知 sin37o=0.60， cos37o=0.80，重力加速度 g 取 10m/s 2，不计空气阻力。求： 1）物体沿斜面向上运动的加速度大小