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高考重点考点解读与针对性训练
第八章 动量守恒定律
考点50 动量定理
【考点解读】
考点1 动量和冲量
1.动量
(1)定义:物理学中把质量和速度的 乘积mv 定义为物体的动量,用字母p 表示。
(2)表达式:p=mv 。
(3)单位: kg·m/s 。
(4)标矢性: 动量是矢量 ,其方向和 速度 的方向相同。
2.冲量
(1)定义:力与力的 作用时间 的乘积叫作力的冲量。定义式: I=FΔt 。
(2)单位:冲量的单位是 牛秒 ,符号是 N·s 。
(3)标矢性: 冲量是矢量 ,恒力冲量的方向与 恒力 的方向相同。
【方法归纳】 动量、冲量的理解及计算
1.动量的理解
(1)动量是状态量:动量是描述物体运动状态的物理量,是针对某一时刻或位置而言的。
(2)动量与动能的比较
动量
动能
物理意义
描述机械运动状态的物理量
定义式
p=mv
Ek=1
2mv2
标矢量
矢量
标量
变化因素
合力的冲量
合力所做的功
大小关系
p=√2m Ek
Ek=p
2
2m
联系
①都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系;
②若物体的动能发生变化,则动量一定也发生变化;但动量发生变化
时动能不一定发生变化;
③都是状态量,与某一时刻或某一位置相对应
2.冲量的理解与计算
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(1)冲量是过程量,其与力作用的过程相对应,表示力对时间的累积。
(2)冲量的四种计算方法
公式法
利用定义式I=FΔt 计算冲量,此法仅适用于恒力的冲量
图像法
利用F-t 图像计算,F-t 图线与横轴围成的面积表示冲量,此法既可以计算恒
力的冲量,也可以计算变力的冲量
平均
力法
若方向不变的力大小随时间均匀变化,则力F 在某段时间t 内的冲量I=
F1+F2
2
·Δt,F1、F2为该段时间内初、末两时刻力的大小
动量
定理法
对于变力的冲量,不能直接用I=FΔt 求解,可以求出该力作用下物体动量
的变化量,由I=Δp 求变力的冲量
考点 2 动量定理
1.内容:物体在一个过程中所受力的冲量 等于它在这个过程始末的动量变化量 。
2.表达式:I=p'-p 或F(t'-t)=mv'-mv。
3.矢量性:冲量的方向与 合力 的方向相同。
考点3 动量定理的理解及应用
1.动量定理的理解
(1)动量定理反映了力的冲量与动量变化之间的因果关系,即合力的冲量是原因,物体的
动量变化是结果。
(2)动量定理中的冲量是所受合力的冲量,既是各力冲量的矢量和,也是合力在不同阶段
冲量的矢量和。
(3)动量定理的表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
(4)由FΔt=p'-p,得F=p'-p
Δt
=Δ p
Δt ,即物体所受的合力等于物体的动量对时间的变
化率。
2.用动量定理解释生活现象
(1)Δp 一定时,F 的作用时间越短,力越大;作用时间越长,力越小。
(2)F 一定时,力的作用时间越长,Δp 越大;作用时间越短,Δp 越小。
分析问题时,要明确哪个量一定,哪个量变化。
3.用动量定理解题的基本思路
(1)确定研究对象。研究对象一般仅限于单个物体。
(2)对物体进行受力分析,求合冲量。可先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或
先求合力,再求其冲量。
(3)抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正负号。
(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要补充其他方程,最后代入数据求解。
对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可对整个过程用动量定理。
【温馨提示】动量与动能的比较
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动量
动能
定义式
p=mv
Ek=1
2mv2
标矢性
矢量
标量
变化因素
合外力的冲量
合外力所做的功
大小关系
p=√2m Ek
Ek=p
2
2m
联系
(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系;
(2)若物体的动能发生变化,则动量一定也发生变化;(3)动量发
生变化时动能不一定发生变化
冲量与功的比较
冲量
功
公式
I=Ft(F 为恒力)
W=Flcosα(F 为恒力)
标矢性
矢量
标量
意义
表示力对时间的累积,是动量
变化的量度
表示力对空间的累积,是能量变化的量
度
联系
都是过程量,都与力的作用过程相互联系
【高考真题】
【典例1】(2022 年高考北京卷)体育课上,甲同学在距离地面高
处将排球击
出,球的初速度沿水平方向,大小为
;乙同学在离地
处将排球垫
起,垫起前后球的速度大小相等,方向相反。已知排球质量
,取重力加速度
。不计空气阻力。求:
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(1)排球被垫起前在水平方向飞行的距离x;
(2)排球被垫起前瞬间的速度大小v 及方向;
(3)排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I。
【典例2】.(2022·海南高考1 题)在冰上接力比赛时,甲推乙的作用力是F1,乙对甲的作
用力是F2,则这两个力( )
A.大小相等,方向相反
B.大小相等,方向相同
C.F1的冲量大于F2的冲量
D.F1的冲量小于F2的冲量
【典例3】.(2023·新课标卷19 题)使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离,静止于水平桌面
上,甲的N 极正对着乙的S 极,甲的质量大于乙的质量,两者与桌面之间的动摩擦因数相
等。现同时释放甲和乙,在它们相互接近过程中的任一时刻( )
A.甲的速度大小比乙的大
B.甲的动量大小比乙的小
C.甲的动量大小与乙的相等
D.甲和乙的动量之和不为零
【典例4】(2023·天津高考5 题)质量为m 的列车匀速v 行驶,突然以F 大小的力制动刹
车直到列车停止,过程中恒受到f 的空气阻力,下列说法正确的是( )
A.减速运动加速度大小a=F
m
B.力F 的冲量为mv
C.刹车距离为
mv
2
2(F +f )
D.匀速行驶时功率为(f+F)v
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【典例5】.(2024·全国甲卷20 题)蹦床运动中,体重为60 kg 的运动员在t=0 时刚好落
到蹦床上,对蹦床作用力大小F 与时间t 的关系如图所示。假设运动过程中运动员身体始
终保持竖直,在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略空气阻力,重力加速度大小取10 m/s2。
下列说法正确的是( )
A.t=0.15 s 时,运动员的重力势能最大
B.t=0.30 s 时,运动员的速度大小为10 m/s
C.t=1.00 s 时,运动员恰好运动到最大高度处
D.运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为4 600 N
【典例6】.(2022·湖北卷,7)一质点做曲线运动,在前一段时间内速度大小由v 增大到2v,
在随后的一段时间内速度大小由2v 增大到5v。前后两段时间内,合外力对质点做功分别
为W1和W2,合外力的冲量大小分别为I1和I2。下列关系式一定成立的是( )
A.W2=3W1,I2≤3I1
B.W2=3W1,I2≥I1
C.W2=7W1,I2≤3I1
D.W2=7W1,I2≥I1
【典例7】(2024·广东高考14 题)汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。
(1)安全带能通过感应车的加速度自动锁定,其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面
上刹车的过程中,敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a,同时顶
起敏感臂,使之处于水平状态,并卡住卷轴外齿轮,锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的
压力大小为FN,敏感球的质量为m,重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面
倾角的正切值tan θ。
(2)如图乙所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H 处
做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点,气囊对头锤
竖直方向作用力F 随时间t 的变化规律,可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量M
=30 kg,H=3.2 m,重力加速度大小取g=10 m/s2。求:
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①碰撞过程中F 的冲量大小和方向;
②碰撞结束后头锤上升的最大高度。
【典例8】(2023·广东卷,10)某同学受电动窗帘的启发,设计了如图所示的简化模型,多
个质量均为1 kg 的滑块可在水平滑轨上滑动,忽略阻力。开窗帘过程中,电机对滑块1 施
加一个水平向右的恒力F,推动滑块1 以0.40 m/s 的速度与静止的滑块2 碰撞,碰撞时间为
0.04 s,碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为0.22 m/s,关于两滑块的碰撞过程,下列说法
正确的有( )
A.该过程动量守恒
B.滑块1 受到合外力的冲量大小为0.18 N·s
C.滑块2 受到合外力的冲量大小为0.40 N·s
D.滑块2 受到滑块1 的平均作用力大小为5.5 N
【典例9】(2023·重庆卷,8)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度
y 随时间t 的变化曲线如图所示,E、F、M、N 为曲线上的点,EF、MN 段可视
为两段直线,其方程分别为y=4t-26 和y=-2t+140。无人机及其载物的总质
量为2 kg,取竖直向上为正方向。则( )
A.EF 段无人机的速度大小为4 m/s
B.FM 段无人机的货物处于失重状态
C.FN 段无人机和装载物总动量变化量大小为4 kg·m/s
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D.MN 段无人机机械能守恒
【针对性训练】
1.(2025·广西柳州二模)某市学生期末考试体能测试中有一重要项目:排球垫球个数测试。
某同学在一次测试中双手在同一高度多次竖直垫起排球,第一次垫球后,球竖直上升高度
为0.2 m。第二次垫球后,球竖直上升高度为0.45 m。已知排球的质量为0.27 kg,重力
加速度g 取10 m/s2,不计空气阻力,则第二次垫球过程,排球动量变化量的大小为(
)
A.0.27 kg·m/s
B.0.54 kg·m/s
C.0.81 kg·m/s
D.1.35 kg·m/s
2 如图所示,质量为m 的小滑块沿倾角为θ 的斜面向上滑动,经过时间t1,速度为零并
又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff。
在整个运动过程中,下列说法正确的是( )
A.重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2)sin θ
B.支持力对滑块的总冲量为mg(t1+t2)cos θ
C.合力的总冲量为0
D.摩擦力的总冲量为Ff(t1+t2)
3 一质点静止在光滑的水平面上,现对其施加水平外力F,力F 随时间按正弦规律变化,
如图所示,下列说法正确的是( )
A.第2 s 末,质点的动量为0
B.第2 s 末,质点的动量方向发生变化
C.第4 s 末,质点回到出发点
D.在1~3 s 时间内,力F 的冲量为0
4. 如图所示,为了安全,跳远时运动员都是跳在沙坑里。与跳在水泥地上相比较,以下说
法正确的是( )
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A.人跳在沙坑的动量大小等于跳在水泥地上的动量大小
B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小
C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小
D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上大
5. “智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置通过马甲内的传感器
和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态,在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护,
能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中,安全气囊可以( )
A.减小穿戴者与地面的接触时间
B.减小穿戴者所受重力的冲量
C.减小穿戴者动量的变化量
D.减小穿戴者动量的变化率
6 高空作业须系安全带。如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带
对人刚产生作用力前,人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t,安全
带达到最大伸长量。若在此过程中该作用力始终竖直向上,重力加速度为g,忽略空气阻
力,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A.m√2gh
t
+mg
B.m√2gh
t
-mg
C.m√gh
t
+mg
D.m√gh
t
-mg
7.(2025·江苏徐州期中)两个具有相同动能的物体A、B,质量分别为mA、mB,且mA>
mB,比较它们的动量,则( )
A.物体B 的动量较大
B.物体A 的动量较大
C.动量大小相等
D.不能确定
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8. 如图,水平飞向球棒的垒球被击打后,动量变化量为12.6 kg·m/s,则( )
A.球的动能可能不变
B.球的动量大小一定增加12.6 kg·m/s
C.球对棒的作用力与棒对球的作用力大小一定相等
D.球受到棒的冲量方向可能与球被击打前的速度方向相同
9.(2025·江苏泗阳期中调研)篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时,某同学伸出双手接传
来的篮球,双手随篮球迅速收缩至胸前,如图所示。他这样做的效果是( )
A.减小篮球对手的冲击力
B.减小篮球的动量变化量
C.减小篮球的动能变化量
D.减小篮球对手的冲量
10.(2025·云南玉溪模拟)将质量为m=1 kg 的物块置于水平地面上,已知物块与水平地
面间的动摩擦因数为μ=0.5,现在物块上施加一个平行于水平地面的恒力F=10 N,物体
由静止开始运动,作用4 s 后撤去F。重力加速度取g=10 m/s2,对于物块从静止开始运动
到停下这一过程,下列说法正确的是( )
A.整个过程物块运动的时间为6 s
B.整个过程物块运动的时间为8 s
C.整个过程中物块的总位移大小为40 m
D.整个过程中物块的总位移大小为60 m
11.(2025·湖北武汉二模)中国汽车拉力锦标赛是我国级别最高,规模最大的汽车赛事之
一,其赛道有很多弯道。某辆赛车在一段赛道内速度大小由2v 变为4v,随后一段赛道内速
度大小由5v 变为7v,前后两段赛道内,合外力对赛车做的功分别为W1和W2,赛车的动量
变化的大小分别为Δp1和Δp2,下列关系式可能成立的是( )
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A.W1=W2,Δp1=1
2Δp2
B.W1=1
2W2,Δp1=1
2Δp2
C.W1=W2,Δp1=4Δp2
D.W1=1
2W2,Δp1=4Δp2
12.(2025·江苏扬州模拟)如图,在光滑的水平桌面上,质量为m 的小球在轻绳的作用下,
绕O 点以速率v 做匀速圆周运动。A、B 点连线为直径,由A 点记时,经过时间t 小球在B
点,绳子的拉力大小为F,此过程中下列说法正确的是( )
A.圆周运动的周期可能为2
3t
B.小球重力的冲量大小为0
C.绳子拉力的冲量大小为Ft
D.小球动量的变化量大小为0
13. (2025·四川绵阳模拟)有的人躺着看手机,若手机不慎跌落,会对人眼造成伤害。若
手机质量为150 g,从离人眼25 cm 处无初速度不慎跌落,碰到眼睛后手机反弹8 mm,
眼睛受到手机的冲击时间为0.1 s,取重力加速度g=10 m/s2,√5=2.236。手机撞击人眼
的过程中,下列分析正确的是( )
A.手机对人眼的冲击力大小为5.5 N
B.手机受到的重力冲量大小约为0.4 N·s
C.手机动量变化量大小约为0.4 kg·m/s
D.手机动量的变化率大小约为0.4 kg·m/s2
14.(2025·广西贵港模拟)为了响应政府号召,做到“守护好一江碧水”,记者骑行马拉
松跑道见证最美长江岸线,并用手机上“测加速度”的应用程序记录下了电动车从静止开
始沿直线运动过程中的运动信息,其加速度随时间变化的规律如图所示,由图像可知在这
段时间内电动车( )
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A.2 s 末的位移最大
B.0~2 s 平均速度大小大于2~4 s 平均速度大小
C.0~2 s 合外力做功大小等于2~4 s 合外力做功大小
D.0~2 s 合外力冲量大小小于2~4 s 合外力冲量大小
15 在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F 的作用下,经过时间t、通过位移L 后
动量变为p、动能变为Ek。以下说法正确的是( )
A.在F 作用下,若这个物体经过位移2L,其动量等于2p
B.在F 作用下,若这个物体经过位移2L,其动能等于2Ek
C.在F 作用下,若这个物体经过时间2t,其动能等于2Ek
D.在F 作用下,若这个物体经过时间2t,其动量等于2p
16 (2024·广东汕头高三月考)如图所示,在轮船的船舷和码头的岸边一般都固定有橡胶轮
胎,轮船驶向码头停靠时,会与码头发生碰撞,对这些轮胎的作用,下列说法正确的是(
)
A.增大轮船与码头碰撞过程中所受的冲量
B.减小轮船与码头碰撞过程中动量的变化量
C.延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间
D.减小轮船与码头碰撞过程中受到的作用力
17 .(2024·重庆西南大学附中高三期末)舞中幡是中国传承千年的杂技项目之一,小西观看
央视春晚杂技节目《龙跃神州》中的抛幡表演,杂技演员站在地上,将中幡从胸口处竖直
向上抛起,1.5 s 后,在自己的胸口处开始接幡,并下蹲缓冲,经过0.5 s,将幡接稳在手中。
若一根中幡质量约为20 kg,重力加速度g=10 m/s2。假设忽略幡运动过程中所受的空气阻
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力,杂技演员接幡过程中,幡对手的平均作用力为( )
A.300 N
B.500 N
C.600 N
D.800 N
18 一个质量为60 kg 的蹦床运动员,从离水平网面某高处自由下落,着网后沿竖直方向
蹦回到空中。用摄像机录下运动过程,从自由下落开始计时,取竖直向下为正方向,用计
算机作出v-t 图像如图所示,其中0~t1和t2~t3为直线,t2=1.6 s,不计空气阻力,取重力
加速度g=10 m/s2。从自由下落开始到蹦至离水平网面最高处的过程中,下列说法正确的
是( )
A.网对运动员的平均作用力大小为1 950 N
B.运动员动量的变化量为1 080 kg· m/s
C.弹力的冲量大小为480 N·s
D.运动员所受重力的冲量大小为1 560 N·s
19 如图所示,质量为m 的小滑块沿倾角为θ 的斜面向上滑动,经过时间t1,速度变为零
并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为f。
已知重力加速度为g。在整个运动过程中,下列说法正确的是( )
A.重力对滑块的总冲量大小为mg(t1+t2)sin θ
B.支持力对滑块的总冲量大小为mg(t1+t2)cos θ
C.合力的冲量为0
D.摩擦力的总冲量大小为f(t1+t2)
20 质量为m=1 kg 的物块在水平拉力的作用下从静止开始沿水平桌面做直线运动,其拉
力F 随时间t 的变化图线如图所示,物块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g
=10 m/s2。则( )
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A.在t=2 s 时,物块的动量大小为1 kg· m/s
B.在t=4 s 时,物块的速度为0
C.在0~2 s 内和2~5 s 内,物块动量的变化量大小之比为3∶2
D.在0~5 s 内,物块的最大速度为1.5 m/s
21 (2024·广东深圳高三联考)锤子是常用装修工具。铺木地板时,调整地板之
间衔接平整,需要用锤子轻轻敲打;把铁钉钉入坚硬的木板需要用锤子重重敲
打。关于两种情况下选用的锤子及理由,以下说法正确的是( )
A.钉铁钉时,应选铁锤快速敲打,以获得较大的打击力
B.钉铁钉时,应选木锤快速敲打,以获得较小的打击力
C.铺地板时,应选铁锤低速敲打,以获得较小的打击力
D.铺地板时,应选木锤低速敲打,以获得较大的打击力
22.(2024·江西赣州模拟)2023 年6 月13 日,杭州外卖小哥从约15 米高的西兴大
桥上跳下救人的事件感动了全国人民,从这么高跳下其实是很危险的,假设他
的质量为60 kg,重力加速度取10 m/s2,不计空气阻力,跳下时初速度为零,
若入水姿势正确则从接触水面到速度为零下降约3 m,若入水姿势不对则从接
触水面到速度为零下降约1 m,则下列说法正确的是( )
A.人在空中运动过程中,重力的冲量与下降高度成正比
B.入水姿势正确的情况下,人受到水的平均作用力约3 000 N
C.入水姿势不正确的情况下,人受到水的平均作用力约9 600 N
D.人从跳下到速度减为零的过程中机械能守恒
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23 如图所示,篮球以水平初速度v0碰撞篮板后水平弹回,速率变为原来的k
倍(k<1),碰撞时间极短,弹回后篮球的球心恰好经过篮框的中心。已知篮球的
质量为m,半径为r,篮框中心距篮板的距离为L,碰撞点与篮框中心的高度差
为h,不计摩擦和空气阻力,则( )
A.篮板对篮球的冲量大小为(k-1)mv0
B.篮板对篮球的冲量大小为(k+1)mv0
C.若篮球漏气,导致k 减小,在v0不变的情况下,要使篮球球心经过篮框中心,
应使碰撞点更低
D.若篮球漏气,导致k 减小,在v0不变的情况下,要使篮球球心经过篮框中心,
应使碰撞点更高
24 (2023·广东惠州模拟)如图甲所示,一质量为1 kg 的物体在t=0 时受到拉力
F 的作用,由静止开始竖直向上做加速直线运动。其运动时的a-t 图像如图乙
所示,已知重力加速度g=10 m/s2,空气阻力忽略不计,下列说法正确的是(
)
A.在t=4 s 时,拉力F 为12 N
B.在t=4 s 时,物体克服重力做功的功率为60 W
C.在0~4 s 时间内,物体的动量变化量的大小为46 kg·m/s
D.在0~4 s 时间内,拉力F 对物体做的功为18 J
25 .如图10 所示,一倾角θ=37°的斜面固定在水平地面上,质量m=1 kg 的滑
块(可视为质点)静止在斜面底部。从某时刻起,用平行斜面向上的拉力F 作用
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在滑块上,拉力F 随时间t 变化的图像如图11 所示,4 s 后拉力F 消失,2 s 时
物块速度达到最大。滑块到达最高点后再下滑到斜面底部的速率为 m/s,已知
重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)斜面的动摩擦因数和滑块上滑时的最大速度;
(2)滑块到达最高点的时间及拉力F 做的功。
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