
考點(diǎn)二 爆炸、反沖運(yùn)動(dòng)
考點(diǎn)三 人船模型
考點(diǎn)四 連續(xù)射擊問題
1.動(dòng)量守恒定律內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為eq \a\vs4\al(0),這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
2.動(dòng)量守恒定律常用表達(dá)式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.
1)p=p′:相互作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p′.
2)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′:相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),作用前動(dòng)量的矢量和等于作用后動(dòng)量的矢量和.
3)Δp1=-Δp2:相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),一個(gè)物體的動(dòng)量變化量與另一個(gè)物體的動(dòng)量變化量大小相等、方向相反.
4)Δp=0:系統(tǒng)總動(dòng)量增量為零.
考點(diǎn)一 動(dòng)量守恒的條件
⑴系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零;
⑵系統(tǒng)受外力,但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,可以忽略不計(jì);
⑶系統(tǒng)在某一個(gè)方向上所受的合外力為零,則該方向上動(dòng)量守恒。
⑷全過程的某一階段系統(tǒng)受的合外力為零,則該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒。
附:機(jī)械能守恒的條件:只有重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力做功.
1.下列四幅圖所反映的物理過程中,說法正確的是( )
A.甲圖中子彈射入木塊過程中,子彈和木塊組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒,能量不守恒
B.乙圖中M、N兩木塊放在光滑水平面上,剪斷束縛M、N的細(xì)線,在彈簧從壓縮狀態(tài)恢復(fù)原長過程中,M、N與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒
C.丙圖中細(xì)線斷裂后,木球和鐵球在水中運(yùn)動(dòng)的過程,兩球組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒
D.丁圖中木塊沿光滑固定斜面下滑,木塊和斜面組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒
2.如圖所反映的物理過程中,以物體A和物體B為一個(gè)系統(tǒng)符合系統(tǒng)機(jī)械能守恒且水平方向動(dòng)量守恒的是( )
A.甲圖中,在光滑水平面上,物塊B以初速度v0滑上上表面粗糙的靜止長木板A
B.乙圖中,在光滑水平面上,物塊B以初速度v0滑下靠在墻邊的表面光滑的斜面A
C.丙圖中,在光滑水平上面有兩個(gè)帶正電的小球A、B相距一定的距離,從靜止開始釋放
D.丁圖中,在光滑水平面上物體A以初速度v0滑上表面光滑的圓弧軌道B
3.(多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比為mA∶mB=3∶2,原來靜止在足夠長的平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑.當(dāng)兩物體被同時(shí)釋放后,則( )
A.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則A、B組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
B.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則A、B、C組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B、C組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
4. (2021·全國乙卷·T14)如圖,光滑水平地面上有一小車,一輕彈簧的一端與車廂的擋板相連,另一端與滑塊相連,滑塊與車廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動(dòng)車廂使彈簧壓縮,撤去推力時(shí)滑塊在車廂底板上有相對滑動(dòng)。在地面參考系(可視為慣性系)中,從撤去推力開始,小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)( )
A. 動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒
B. 動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒
C. 動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒
D. 動(dòng)量不守恒,機(jī)械能不守恒
5.(多選)放在光滑水平面上的A、B兩小車中間夾了一壓縮輕質(zhì)彈簧,用兩手分別控制小車處于靜止?fàn)顟B(tài),已知A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量,下面說法中正確的是( )
A.兩手同時(shí)放開后,兩車的總動(dòng)量為零
B.先放開右手,后放開左手,兩車的總動(dòng)量向右
C.先放開左手,后放開右手,兩車的總動(dòng)量向右
D.兩手同時(shí)放開,B車的速度小于A車的速度
考點(diǎn)二 爆炸、反沖運(yùn)動(dòng)
一.爆炸現(xiàn)象的三個(gè)規(guī)律
1.動(dòng)量守恒: 爆炸物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒
2.動(dòng)能增加: 在爆炸過程中,有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加
3.位置不變: 爆炸的時(shí)間極短,因而作用過程中物體產(chǎn)生的位移很小,可以認(rèn)為爆炸后各部分仍然從爆炸前的位置以新的動(dòng)量開始運(yùn)動(dòng)
二.反沖現(xiàn)象
1.定義:一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分,一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng),另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象.
2.反沖現(xiàn)象的兩個(gè)個(gè)規(guī)律
1)動(dòng)量守恒反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,所以反沖運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)量守恒定律
2)機(jī)械能增加反沖運(yùn)動(dòng)中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加
6.關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.用槍射擊時(shí)子彈向前飛去,槍身向后運(yùn)動(dòng)
B.農(nóng)田、園林的噴灌裝置、依靠反沖運(yùn)動(dòng)運(yùn)作
C.火箭的運(yùn)動(dòng)屬于反沖現(xiàn)象
D.兩個(gè)物體互相碰撞時(shí),會(huì)出現(xiàn)反沖運(yùn)動(dòng)
7.某學(xué)習(xí)小組在探究反沖現(xiàn)象時(shí),將質(zhì)量為m1的一個(gè)小液化氣瓶固定在質(zhì)量為m2的小玩具船上,利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動(dòng)力?,F(xiàn)在整個(gè)裝置靜止放在平靜的水面上,已知打開瓶后向外噴射氣體的對地速度為v1,如果在Δt的時(shí)間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為Δm,忽略水的阻力,則噴射出質(zhì)量為Δm的氣體后,小船的速度是( )
A.Δmv1m1+m2?ΔmB.Δmv1m1+m2C.Δmv1m1?ΔmD.Δmv1m2?Δm
8.如圖所示,在光滑水平面上有一裝有炮彈的火炮,其總質(zhì)量為m1,炮彈的質(zhì)量為m2,炮彈射出炮口時(shí)對地的速率為v0,若炮管與水平地面的夾角為θ,則火炮后退的速度大小為( )
A.m2v0csθm1?m2B.m2v0m1?m2
C.m2m1v0D.m2v0csθm1
9.如圖所示,光滑水平面上甲、乙兩球間粘少許炸藥,一起以速度0.5m/s向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知甲、乙兩球質(zhì)量分別0.1kg和0.2kg。某時(shí)刻炸藥突然爆炸,分開后兩球仍沿原直線運(yùn)動(dòng),從爆炸開始計(jì)時(shí)經(jīng)過3.0s,兩球之間的距離為x=2.7m,則下列說法正確的是( )
A.剛分離時(shí),甲、乙兩球的速度方向相同
B.剛分離時(shí),甲球的速度大小為0.6m/s
C.剛分離時(shí),乙球的速度大小為0.3m/s
D.爆炸過程中釋放的能量為0.027J
10.滑板運(yùn)動(dòng)是年輕人喜愛的一種運(yùn)動(dòng)。如圖所示,質(zhì)量為m1=50kg的年輕人站在質(zhì)量為m2=5kg的滑板上,年輕人和滑板都處于靜止?fàn)顟B(tài),年輕人沿水平方向向前躍出,離開滑板的速度為v=1 m/s。不考慮滑板與地面之間的摩擦,此時(shí)滑板的速度大小是( )
A.110m/sB.10 m/sC.111m/sD.1011m/s
11.如圖所示,假設(shè)煙花上升到距地面高度為h的最高點(diǎn)時(shí),炸裂成甲、乙、丙三個(gè)質(zhì)量均為m的碎塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),其中甲的初速度大小為v0,方向豎直向上,乙、丙的初速度大小相等且夾角為120°,爆炸產(chǎn)生的熱量為Q,重力加速度大小為g,空氣阻力忽略不計(jì)。下列說法正確的是( )
A.爆炸剛結(jié)束時(shí),乙、丙的合動(dòng)量大小為2mv0
B.三個(gè)物體到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能不相等
C.甲在落地的過程中,重力對甲的沖量大小為mv0+v02+2g?
D.爆炸過程中釋放的總能量為32mv02
12.節(jié)假日,某游樂場在確保安全的情況下燃放爆竹。工作人員點(diǎn)燃一質(zhì)量為m=0.3kg的爆竹,在t=0.01s時(shí)間內(nèi)爆竹發(fā)生第一次爆炸向下高速噴出少量高壓氣體(此過程爆竹位移可以忽略),然后被豎直發(fā)射到距地面H = 20m的最高處;此時(shí)剩余火藥發(fā)生第二次爆炸,將爆竹炸成兩部分,其中一部分的質(zhì)量為m1=0.2kg,以速度v1=20m/s向東水平飛出,第二次爆炸時(shí)間極短,不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量。求:
(1)第一次火藥爆炸,爆竹動(dòng)量變化量的大??;
(2)第一次火藥爆炸過程中高壓氣體對爆竹平均作用力的大?。?br>(3)第二次火藥爆炸后爆竹兩部分落地點(diǎn)間距x的大小。
13.(2022·河南駐馬店·高三期末)如圖所示,質(zhì)量之比為2:1的甲、乙兩物體之間有少量炸藥,靜止放置在光滑的水平地面上;內(nèi)壁光滑的半圓軌道固定放置在水平地面上,A、O、C三點(diǎn)在同一條豎直線上,A是半圓軌道的圓心,A是半圓軌道的最低點(diǎn),C是半圓軌道的最高點(diǎn),半圓軌道的半徑R=0.1m。炸藥爆炸結(jié)束后瞬間,乙的速度大小v乙=6m/s,乙沿著水平地面向左運(yùn)動(dòng),然后與小球丙發(fā)生彈性碰撞,物體乙與小球丙發(fā)生彈性碰撞后小球丙到達(dá)C點(diǎn)時(shí),半圓軌道對小球丙的壓力大小FN=20N,且小球丙離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)落到水平地面上,水平位移大小x=25m。已知炸藥爆炸產(chǎn)生的能量的90%轉(zhuǎn)化為甲、乙兩物體的動(dòng)能,取重力加速度大小g=10m/s2,甲、乙、丙均可視為質(zhì)點(diǎn)。求:
(1)小球丙的質(zhì)量及其在C點(diǎn)的速度大小;
(2)炸藥爆炸產(chǎn)生的能量。
14.(2023·全國·高三專題練習(xí))如圖,某實(shí)驗(yàn)小組發(fā)射自制的水火箭,總質(zhì)量為M的水火箭豎直靜置在水平地面,打開噴嘴后,火箭內(nèi)的高壓空氣將質(zhì)量為m的水以速度v0瞬間噴出,火箭發(fā)射升空,不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。求:
(1)噴水后瞬間火箭的速度及上升的最大高度;
(2)噴嘴打開后,火箭內(nèi)的高壓空氣對外做的功至少多大。
考點(diǎn)三 人船模型
(1)模型圖示如下:解題時(shí)要畫出各物體的位移關(guān)系草圖,找出各長度間的關(guān)系,注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移.
(2)模型特點(diǎn)
①兩物體滿足總動(dòng)量為0且動(dòng)量守恒:0=mv人-Mv船
②兩物體的位移大小滿足:0=meq \f(x人,t)-Meq \f(x船,t) 且 x人+x船=L
得x人=eq \f(M,M+m)L,x船=eq \f(m,M+m)L
(3)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
①人動(dòng)船動(dòng),人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右;
②人船位移比等于它們質(zhì)量的反比;人船平均速度(瞬時(shí)速度)比等于它們質(zhì)量的反比,即eq \f(x人,x船)=eq \f(v人,v船)=eq \f(M,m).
3.模型結(jié)論及延伸圖例:m1x1=m2x2
15.如圖,光滑的水平地面上有一輛質(zhì)量為m、長L=1m的平板車,車上有一個(gè)質(zhì)量也為m的人,開始時(shí)人和車都靜止,空氣阻力忽略不計(jì)。當(dāng)人從左向右行走的過程中,下列說法正確的是( )
A.由于人與車之間有摩擦力,故系統(tǒng)動(dòng)量不守恒
B.人和車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C.當(dāng)人從車的左端行走到右端,車運(yùn)動(dòng)的位移大小為0.5m
D.人在車上行走,若人突然停止運(yùn)動(dòng),則車由于慣性要過一會(huì)兒才停止運(yùn)動(dòng)
16.生命在于運(yùn)動(dòng),體育無處不在,運(yùn)動(dòng)無限精彩,如圖所示,質(zhì)量為450kg的小船靜止在水面上,質(zhì)量為50kg的人在甲板上立定跳遠(yuǎn)的成績?yōu)?m,不計(jì)空氣和水的阻力,下列說法正確的是( )
A.人在甲板上散步時(shí),船保持靜止
B.人在立定跳遠(yuǎn)的過程中船保持靜止
C.人在立定跳遠(yuǎn)的過程中船后退了0.4m
D.若人在地面上立定跳遠(yuǎn),其最好成績一定超過1.8m
17. 如圖所示,大氣球質(zhì)量為25kg,載有質(zhì)量為50kg的人,靜止在空氣中距地面20m高的地方,氣球下方懸一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的繩子,此人想從氣球上沿繩慢慢下滑至地面,為了安全到達(dá)地面,則這繩長至少應(yīng)為(不計(jì)人的高度,可以把人看作質(zhì)點(diǎn))( )
A.30mB.40mC.60mD.70m
18.(2022·全國·模擬預(yù)測)如圖所示,質(zhì)量為m=2kg的小環(huán)穿在足夠長的光滑直桿上,并通過L=0.5m的輕繩連接一質(zhì)量為M=3kg的小球。假設(shè)把這一裝置固定在空間站中,并給小環(huán)和小球提供方向相反、大小分別為v1=3m/s、v2=2m/s的初速度,則當(dāng)小球擺到輕繩與直桿平行的位置時(shí),小環(huán)的位移為( )
A.0.3mB.0.2mC.0.5mD.0.1m
19.一個(gè)質(zhì)量為M的斜面體放在水平地面上,將一個(gè)質(zhì)量為m的物塊放置在斜面體頂端,使其由靜止沿斜面下滑,不計(jì)一切摩擦。已知斜面體底邊長為L,以下判斷正確的是( )
A.下滑過程中小滑塊的機(jī)械能守恒
B.小滑塊下滑過程中,兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
C.小滑塊到達(dá)斜面底端時(shí),斜面體水平向右運(yùn)動(dòng)的距離為mLM+m
D.小滑塊到達(dá)斜面底端時(shí),斜面體水平向右運(yùn)動(dòng)的距離為MLM+m
20.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的半圓槽形物體P放在光滑水平面上,半圓槽半徑為R,一小物塊Q質(zhì)量為3m,從半圓槽的最左端與圓心等高位置無初速釋放,然后滑上半圓槽右端,接觸面均光滑,Q從釋放到滑至半圓槽右端最高點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是( )
A.P、Q組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒B.P的位移大小為34R
C.Q滑動(dòng)最低點(diǎn)的速度為2gRD.Q的位移大小為12R
21.如圖所示,一輛質(zhì)量M=3kg的小車A靜止在光滑的水平面上,A車上有一質(zhì)量m=1kg的光滑小球B,將一左端固定于A上的輕質(zhì)彈簧壓縮并鎖定(B與彈簧不拴接),此時(shí)彈簧的彈性勢能Ep=6J,B與A右壁間距離為l。解除鎖定,B脫離彈簧后與A右壁的油灰阻擋層(忽略其厚度)碰撞并被粘住,下列說法正確的是( )
A.B碰到油灰阻擋層前A與B的動(dòng)量相同
B.B脫離彈簧時(shí),A的速度大小為3m/s
C.B和油灰阻擋層碰撞并被粘住的過程,B受到的沖量大小為3N?s
D.解除鎖定后,B移動(dòng)的總距離為14l
22.如圖所示,質(zhì)量為3m、半徑為R的大空心球B(內(nèi)壁光滑)靜止在光滑水平面上,有一質(zhì)量為m的小球A(可視為質(zhì)點(diǎn))從與大球球心等高處開始無初速度下滑,滾到大球最低點(diǎn)時(shí),大球移動(dòng)的距離為( )
A.RB.R2C.R3D.R4
23.(2022·全國·高三專題練習(xí))如圖所示,AB為一光滑水平橫桿,桿上套一質(zhì)量為M的圓環(huán),環(huán)上系一長為L、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,細(xì)繩的另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球?,F(xiàn)將細(xì)繩拉直,且與AB平行,由靜止釋放小球,則:
(1)當(dāng)細(xì)繩與AB成θ角時(shí),圓環(huán)移動(dòng)的距離是多少?
(2)若在橫桿上立一擋板,與環(huán)的初位置相距多遠(yuǎn)時(shí)才能使圓環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中恰好不與擋板相碰?
考點(diǎn)四 連續(xù)射擊問題
24.一個(gè)士兵坐在皮劃艇上,他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量共120kg。這個(gè)士兵用自動(dòng)步槍在2s時(shí)間內(nèi)沿水平方向連續(xù)射出10發(fā)子彈,每發(fā)子彈的質(zhì)量是10g,子彈離開槍口時(shí)相對槍口的速度是800m/s。射擊前皮劃艇是靜止的( )
A.每次射擊后皮劃艇的速度改變2m/s
B.連續(xù)射擊后皮劃艇的速度是2m/s
C.每次射擊后子彈的速度改變23m/s
D.連續(xù)射擊時(shí)槍所受到的平均反沖作用力約40N
25.(2022·貴州貴陽·模擬預(yù)測)(多選)一位士兵坐在皮劃艇上用自動(dòng)步槍沿水平方向連續(xù)射出2發(fā)子彈。此過程反沖力對槍的沖量大小為I,每發(fā)子彈離開槍口時(shí)的動(dòng)量大小均為P,射出第一、二發(fā)子彈后,皮劃艇的動(dòng)量大小分別為P1和P2。射擊前皮劃艇是靜止的,不考慮一切阻力。下列關(guān)系式成立的是( )
A.2P=P1+P2B.2P=P2C.I=2PD.I=2P2
26.一個(gè)士兵坐在皮劃艇上,水的阻力不計(jì),他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量為M,這個(gè)士兵用自動(dòng)步槍在t時(shí)間內(nèi)沿水平方向連續(xù)射出n顆子彈,每顆子彈的質(zhì)量為m,子彈離開槍口時(shí)相對地面的速度是v1。取子彈運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?,射擊前皮劃艇是靜止的,忽略子彈射出后對總質(zhì)量的影響。求:
(1)連續(xù)射擊n顆子彈后皮劃艇的速度v2;
(2)連續(xù)射擊時(shí)槍所受到的平均反沖作用力F。
27.一個(gè)士兵坐在皮劃艇上,他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量是M。這個(gè)士兵用自動(dòng)步槍在t秒內(nèi)沿水平方向連續(xù)射出n發(fā)子彈,若每發(fā)子彈的質(zhì)量是m,子彈離開槍口時(shí)相對步槍的速度是u。射擊前皮劃艇是靜止的,不考慮水的阻力。求:
(1)第一次射擊后皮劃艇的速度;
(2)連續(xù)射擊第10次后皮劃艇的速度改變量;
(3)連續(xù)射擊10次時(shí)槍所受到的平均反沖作用力。
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