高考物理二轮复习 专题二 功与能 动量 第7讲 碰撞与动量守恒学案-人教版高三全册物理学案精编.docx

第7讲碰撞与动量守恒
主干知识体系核心再现及学科素养知识规律(1)动量和冲量的概念．
(2)动量定理的应用．
(3)动量守恒的条件和表达式．
(4)三类碰撞的特点．
(5)爆炸和反冲的特点．
(6)力学中的两大守恒思想．
①能量守恒．
②动量守恒．思想方法(1)物理思想：理想化模型思想、守恒思想、类比思想．
(2)物理方法：临界法、整体与隔离法.

1．(2018·全国Ⅱ卷15)高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()
A．10NB．102NC．103N D．104N
C[设每层楼高约为3m，则下落高度约为
h＝3×25m＝75m
由mgh＝eq\f(1,2)mv2及(F－mg)t＝mv知
鸡蛋对地面的冲击力F＝eq\f(mv,t)＋mg≈103N]
2．(2018·全国Ⅲ卷，21)如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a、b，它们由静止开始运动．在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面．a、b间的相互作用和重力可忽略．下列说法正确的是()

A．a的质量比b的大
B．在t时刻，a的动能比b的大
C．在t时刻，a和b的电势能相等
D．在t时刻，a和b的动量大小相等
BD[A错：经时间t、a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，则xa>xb，根据x＝eq\f(1,2)at2，得aa＞ab，又由a＝eq\f(F,m)知，ma<mb；B对：经时间t到下半区域的同一水平面，则电场力做功Wa>Wb，由动能定理知，a的动能比b的动能大；C错：a、b处在同一等势面上，根据Ep＝qφ，a、b的电势能绝对值相等，符号相反；D对：根据动量定理Ft＝p－p0，则经过时间t，a、b的动量大小相等．]
3．(2018·天津卷，9(1))质量为0.45kg的木块静止在光滑水平面上，一质量为0.05kg的子弹以200m/s的水平速度击中木块，并留在其中，整个木块沿子弹原方向运动，则木块最终速度的大小是________m/s.若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为4.5×103N，则子弹射入木块的深度为________m.
解析设木块的最终速度为v，则根据动量守恒定律得
mv0＝(M＋m)v，解得v＝20m/s
根据能量守恒定律得Ffd相对＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2，
解得d相对＝0.2m
答案200.2
4．(2017·高考全国卷Ⅰ，14)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()
A．30kg·m/s B．5.7×102kg·m/s
C．6.0×102kg·m/s D．6.3×102kg·m/s
A[燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为p，根据动量守恒定律，可得p－mv0＝0，解得p＝mv0＝0.050kg×600m/s＝30kg·m/s，选项A正确．]
5．(2016·高考全国卷Ⅰ，35节选)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：
(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；
(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．
解析(1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则
Δm＝ρΔV①
ΔV＝v0SΔt②
由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为
eq\f(Δm,Δt)＝ρv0S③
(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得
eq\f(1,2)(Δm)v2＋(Δm)gh＝eq\f(1,2)(Δm)veq\o\al(2,0)④
在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为
Δp＝(Δm)v⑤
设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有
FΔt＝Δp⑥
由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得
F＝Mg⑦
联立③④⑤⑥⑦式得
h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)－eq\f(M2g,2ρ2v