2019-2020学年高中物理第16章动量守恒定律第2节动量和动量定理课后限时作业含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第16章动量守恒定律第2节动量和动量定理课后限时作业含解析 人教版选修3-5

第2节 动量和动量定理 ‎1．质量为0.5 kg的物体，运动速度为3 m/s，它在一个变力作用下速度变为7 m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为(　　)‎ A．5 kg·m/s，方向与原运动方向相反 B．5 kg·m/s，方向与原运动方向相同 C．2 kg·m/s，方向与原运动方向相反 D．2 kg·m/s，方向与原运动方向相同 A　解析　以原来的运动方向为正方向，由定义式Δp＝mv′－mv得Δp＝(－7×0.5－3×0.5)kg·m/s＝－5 kg·m/s，负号表示Δp的方向与原运动方向相反．‎ ‎2．放在水平桌面上的物体质量为m，用一个大小为F的水平推力推它t秒，物体始终不动，那么t秒内，推力对物体的冲量大小是(　　)‎ A．F·t B．mg·t C．0 D．无法计算 A　解析　根据冲量的定义，推力对物体的冲量大小是推力与其作用时间的乘积，与重力无关，选项A正确．‎ ‎3．一质量为m的铁锤，以速度v竖直打在木桩上， 经过Δt时间停止，则在打击时间内，铁锤对木桩的平均冲力的大小是(　　)‎ A．mg·Δt B． C．＋mg D．－mg C　解析　对铁锤应用动量定理，设木桩对铁锤的平均作用力为F，则(F－mg)·Δt＝0－(－mv)，解得F＝＋mg，由牛顿第三定律知，铁锤对木桩的平均冲力大小为F′＝F＝＋mg．‎ ‎4．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，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)‎ A．＋mg B．－mg C．＋mg D．－mg A　解析　人下落高度为h的一段时间做自由落体运动，由运动学公式v2＝2gh，可知v＝；缓冲过程(取向上为正)由动量定理得(－mg)t＝0－(－mv)，解得＝＋mg 5‎ ‎，选项A正确．‎ ‎5．质量为1 kg的物体做直线运动，其速度图象如图所示．则物体在前10 s内和后10 s内所受外力的冲量分别是(　　)‎ A． 10 N·s,10 N·s B．10 N·s，－10 N·s C． 0,10 N·s D．0，－10 N·s D　解析　由图象可知，在前10 s内初末状态的动量相等，p1＝p2＝5 kg·m/s，由动量定理知I1＝0；在后10 s内p3＝－5 kg·m/s，I2＝p3－p2＝－10 N·s，故选项D正确．‎ ‎6．某物体由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t1后，在阻力作用下做匀减速直线运动，又经过时间t2速度减为零，若物体一直在同样的水平面上运动，则前一段的牵引力与后一段的阻力大小之比为(　　)‎ A．t2∶t1 B．(t1＋t2)∶t1‎ C．(t1＋t2)∶t2 D．t2∶(t1＋t2)‎ B　解析　设牵引力为F，阻力为Ff，整个运动过程对物体进行分析，由动量定理得(F－Ff)t1－Fft2＝0，解得＝，选项B正确．‎ ‎7．(多选)A、B两球质量相等，A球竖直上抛，B球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则下列说法正确的是(　　)‎ A．相同时间内，动量的变化大小相等，方向相同 B．相同时间内，动量的变化大小相等，方向不同 C．动量的变化率大小相等，方向相同 D．动量的变化率大小相等，方向不同 AC　解析　A、B球在空中只受重力作用，所以相同时间内重力的冲量相同，所以两球动量的变化大小相等、方向相同，选项A正确；动量的变化率为＝m＝mg，大小相等、方向相同，选项C正确．‎ ‎8．(多选)在光滑的水平面上，有质量为2 kg的a、b两质点，a质点在水平恒力Fa＝4 N作用下由静止出发运动4 s，质点b在水平恒力Fb＝4 N作用下由静止出发移动4 m，比较这两个质点所经历的过程，正确的是(　　)‎ A．a质点的位移比b质点的位移大 B．a质点的末速度比b质点的末速度小 C．力Fa做的功比力Fb做的功多 5‎ D．力Fa的冲量比Fb的冲量小 AC　解析　两质点都做初速度为零的匀加速运动，加速度大小相等，a＝＝2 m/s2,4 s内a的位移为xa＝at2＝16 m，b质点前进4 m需要的时间是tb＝＝2s，xa>xb，选项A正确；运动时间是a质点大于b质点，力的大小相同，选项D错误；根据v＝at和W＝Fx，选项B错误，C正确．‎ ‎[能力提升]‎ ‎9．如图所示，一质量为m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地落到一倾角为30°的固定斜面上，并立即沿反方向弹回．已知反弹速度的大小是入射速度大小的.求在碰撞过程中斜面对小球的冲量大小．‎ 解析　小球在碰撞斜面前做平抛运动．设刚要碰撞斜面时小球速度为v，由题意知，v的方向与竖直线的夹角为30°，且水平分量仍为v0，如题图所示．由此得v＝2v0， ①‎ 碰撞过程中，小球速度由v变为反向的v，碰撞时间极短，可不计重力的冲量，由动量定理，设反弹速度的方向为正方向，则斜面对小球的冲量为 I＝m(v)－m·(－v)， ②‎ 由①②得I＝mv0．‎ 答案　mv0‎ ‎10．一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面而来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前速度都约为30 m/s，则：‎ ‎(1)试求车祸中车内质量约60 kg的人受到的平均冲力F是多大？‎ ‎(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，求这时人体受到的平均冲力F′为多大？‎ 解析　(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m，设运动的时间为t，则 由x＝t得t＝＝ s，‎ 根据动量定理得Ft＝Δp＝mv0，‎ 5‎ 解得F＝＝5.4×104 N．‎ ‎(2)若人系有安全带，则F′＝＝1.8×103 N．‎ 答案　(1)5.4×104 N　(2)1.8×103 N ‎11．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目．一个质量为60 kg的运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处．已知运动员与网接触的时间为1.2 s．若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小．(g＝10 m/s2)‎ 解析　本题易错之处是忽视动量定理的矢量性．‎ 将运动员看成质量为m的质点，从h1高处下落，刚接触网时速度的大小v1＝(向下)，‎ 弹跳后到达的高度为h2，刚离网时速度的大小v2＝(向上)，‎ 以Δt表示接触时间，接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，‎ 由动量定理得(F－mg)·Δt＝mv2＋mv1，‎ 解得F＝mg＋m，‎ 代入数值得F＝1 500 N．‎ 答案　1 500 N ‎12．质量为m的物体静止在足够大的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，有一水平恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经时间t1后撤去此恒力，求物体运动的总时间t．‎ 解析　解法一　物体的运动可分为两个阶段，第一阶段水平方向受F、Ff两个力的作用，时间为t1，物体由A运动到B速度达到v1；第二阶段物体水平方向只受力Ff的作用，时间为t2，由B运动到C，速度由v1变为0．‎ 设向右为正，据动量定理 第一阶段有(F－Ff)t1＝mv1－0＝mv1，‎ 第二阶段有－Ff·t2＝0－mv1＝－mv1，‎ 两式相加得F·t1－Ff(t1＋t2)＝0，‎ 因为Ff＝μmg，‎ 则总时间t＝t1＋t2＝．‎ 解法二　把两个阶段当成一个过程来看：F作用t1时间，μmg则作用了t时间，动量变化Δp＝0．‎ 5‎ F·t1－μmgt＝0，t＝．‎ 答案　 5‎