秘籍09 动量定理、动量守恒的综合应用-备战2023年高考物理抢分秘籍（人教）（解析版）.docx

秘籍09 动量定理、动量守恒的综合应用
概率预测
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选择题、计算题☆☆☆☆☆
考向预测
结合力的平衡、功、动能定理、能量守恒、电磁感应考查
动量、冲量、动量定理、功、动能定理、动量守恒的条件、方向的处理、力的平衡、能量守恒、电磁感应
1.能用动量定理解释生活中的有关现象.
2.能利用动量定理解决相关问题，会在流体力学中建立“柱状”模型．
3.变力的冲量
①作出F－t图线，图线与t轴所围的面积即为变力的冲量，如图所示．
②对于易确定始、末时刻动量的情况，可用动量定理求解．
4.会用动量守恒观点分析反冲运动和人船模型.
5.会用动量观点和能量观点分析计算“子弹打木块”“滑块—木板”模型的有关问题．
6.会在电磁感应中使用动量守恒。
一、用动量定理解释生活中的现象
例1、行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体．若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是(　　)
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
答案　D
解析　汽车剧烈碰撞瞬间，安全气囊弹出，立即跟司机身体接触．司机在很短时间内由运动到静止，动量的变化量是一定的，由于安全气囊的存在，作用时间变长，据动量定理Δp＝FΔt知，司机所受作用力减小；又知安全气囊打开后，司机受力面积变大，因此减小了司机单位面积的受力大小；碰撞过程中，动能转化为内能．综上可知，选项D正确．
二、动量定理在多过程中的应用
例2、质量为1 kg的物体静止放在足够大的水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ＝0.4.有一大小为5 N的水平恒力F作用于物体上，使之加速前进，经3 s后撤去F.求物体运动的总时间．(g取10 m/s2)
答案　3.75 s
解析　物体由静止开始运动到停止运动的全过程中，F的冲量为Ft1，摩擦力的冲量为Fft.选水平恒力F的方向为正方向，根据动量定理有
Ft1－Fft＝0①
又Ff＝μmg②
联立①②式解得t＝＝3.75 s.
三、动量定理在碰撞中的应用
例3、（东北师范大学附属中学2020级高三第二次摸底考试）我国交通法规定摩托车、电动车、自行车的骑乘人员必砖块须依法佩戴具有防护作用的安全头盔。安全头盔主要由帽壳和帽衬（如图）构成。某同学对安全头盔性能进行了模拟检帽衬测，已知该头盔的质量（帽衬质量忽略不计），将一质量的砖块固定在头盔帽衬上，然后让其与头盔在距离地面高处一起自由下落，头盔与水泥地面碰撞，帽壳被挤压凹陷了时速度减为0，此时由于帽衬的缓冲，砖块继续运动的时间速度也减为0。将帽壳与地面相碰挤压变形的过程视为匀减速直线运动，帽壳速度减为0就不在运动，忽略空气阻力，重力加速度g取10。求：
（1）头盔刚落地时的速度大小；
（2）若头盔做匀减速运动的过程中忽略砖块对头盔的作用力，则头盔受到地面的平均作用力大小；
（3）从头盔着地到砖块停止运动的过程中帽衬对砖块的平均作用力大小。
【答案】（1）6m/s；（2）610N；（3）155N
【解析】（1）头盔做自由落体运动
解得
（2）帽壳与地面相碰挤压变形的过程视为匀减速直线运动，匀减的时间为
取竖直向下正方向，根据动量定理
解得
（3）取竖直向下为正方向，根据动量定理
解得
四、应用动量定理处理流体冲击力问题
研究对象
流体类：液体流、气体流等，通常已知密度ρ
微粒类：电子流、光子流、尘埃等，通常给出单位体积内粒子数n
分析步骤
①构建“柱状”模型：沿流速v的方向选取一段小柱体，其横截面积为S
②微元研究
小柱体的体积ΔV＝vSΔt
小柱体质量m＝ρΔV＝ρvSΔt
小柱体粒子数N＝nvSΔt
小柱体动量p＝mv＝ρv2SΔt
③建立方程，应用动量定理FΔt＝Δp研究
例4、如图所示为清洗汽车用的高压水枪．设水枪喷出水柱直径为D，水流速度为v，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后水的速度为零．手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ.下列说法正确的是(　　)
A．高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρπvD2
B．高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvD2
C．水柱对汽车的平均冲力为ρD2v2
D．当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时，喷出的水对汽车的压强变为原来的4倍
答案　D
解析　高压水枪单位时间喷出水的质量等于单位时间内喷出的水柱的质量，即m0＝ρV＝ρπ·v＝πρvD2，故A、B错