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2024年高考物理试题分类-动量守恒定律

考点1动量、冲量和动量定理

考向1动量、冲量和动量定理的理解

1．☆☆☆（网络版）（2024福建）（多选）物块置于足够长光滑斜面上并锁定，t=0时刻解除锁定，并对物体沿斜面施加如图所示变化的力F，以沿斜面向下为正方向，下列说法正确的是（）

A．0~4t

B．0~4t

C．t0时动量是2

D．2t0~3

【答案】AD

【解析】根据图像可知当F=2mgsinθ时，物块加速度a=2mgsinθ+mgsinθm=3gsinθ

根据图像可知0~4t0，物体一直沿斜面向下运动，故A正确；根据图像可知0~4t0，物块的末速度不等于0，根据动量定理I合=Δp≠0，故B错误；根据图像可知t0时物块速度大于2t0

2.(2024广西,10,6分)(多选)如图,坚硬的水平地面上放置一木料,木料上有一个竖直方向的方孔,方孔各侧壁完全相同。木栓材质坚硬,形状为正四棱台,上下底面均为正方形,四个侧面完全相同且与上底面的夹角均为θ。木栓质量为m,与方孔侧壁的动摩擦因数为μ。将木栓对准方孔,接触但无挤压,锤子以极短时间撞击木栓后反弹,锤子对木栓冲量为I,方向竖直向下。木栓在竖直方向前进了Δx的位移,未到达方孔底部。若进入的过程方孔侧壁发生弹性形变,弹力呈线性变化,重力加速度为g,最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,则()

A.进入过程,木料对木栓的合力的冲量为-I

B.进入过程,木料对木栓的平均阻力大小约为I2

C.进入过程,木料和木栓的机械能共损失了I2

D.木栓前进Δx后木料对木栓一个侧面的最大静摩擦力大小约为μ

【答案】BCD【解析】锤子撞击木栓过程,对木栓分析可知合外力的冲量为0,锤子对木栓的冲量为I,方向竖直向下,设木料对木栓的合力冲量大小为I木料,以竖直向下为正方向,则I+mgt+I木料=0,解得I木料=-(I+mgt),A错误;锤子对木栓冲量为I,则木栓获得的动能为Ek=12mv2=I22m,木栓进入木料过程根据动能定理有(mg-f)Δx=0-Ek,解得平均阻力为f=I22mΔx

由于方孔侧壁弹力呈线性变化,则有12(fsinθ+FNcosθ)=14f(点拨:平均阻力与重力方向共线,所以木栓每个侧面所受摩擦力和支持力需要在竖直方向上分解),又因为f=μFN

考向2动量定理的应用

1.(2024北京,8,3分)将小球竖直向上抛出,小球从抛出到落回原处的过程中,若所受空气阻力大小与速度大小成正比,则下列说法正确的是()

A.上升和下落两过程的时间相等

B.上升和下落两过程损失的机械能相等

C.上升过程合力的冲量大于下落过程合力的冲量

D.上升过程的加速度始终小于下落过程的加速度

【答案】C

【解析】空气阻力对小球一直做负功,除最高点外同一位置小球上升时的速度大于下降时的速度,所以上升过程的时间小于下落过程的时间,A错误。空气阻力大小f=kv,由微元法可得上升过程空气阻力做功较大,所以上升过程损失的机械能较大,B错误。由动量定理I=m·Δv可得上升过程合力的冲量大于下落过程合力的冲量,C正确。上升过程的加速度大小a上=mg+fm,下落过程的加速度大小a下=mg-fm,所以a

2.(2024安徽,9,5分)(多选)一倾角为30°足够大的光滑斜面固定于水平地面上,在斜面上建立Oxy直角坐标系,如图(1)所示。从t=0开始,将一可视为质点的物块从O点由静止释放,同时对物块施加沿x轴正方向的力F1和F2,其大小与时间t的关系如图(2)所示。已知物块的质量为1.2kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。则()

A.物块始终做匀变速曲线运动

B.t=1s时,物块的y坐标值为2.5m

C.t=1s时,物块的加速度大小为53m/s2

D.t=2s时,物块的速度大小为102m/s

【答案】BD【解析】根据题图(2)可得,在0~4s内F1=4-t(N),F2=3t(N),故两力的合力为F=4+2t(N),物块在y轴方向受力为mgsin30°,在x轴方向所受的力在改变,故物块所受合力在改变,物块做变加速曲线运动,A错误;物块在y轴方向的加速度为ay=mgsin30°m=5m/s2,故t=1s时,物块的y坐标值为y=12ayt2=2.5m,B正确;t=1s时,x轴方向合力为6N,故此时在x轴方向的加速度ax=61.2m/s2=5m/s2,此时物块加速度大小为a=ax2+ay2=52m/s2,C错误;t=2s时,在x轴正方向上,对物块根据动量定理有Ft=mvx-0,在0~4s内F与时间t成线性关系,可得F=(4+2×0)+(4+2×2)2

考点2