《成才之路》高二物理选修35同步练习162动量和动量定理Word有答案.docx
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《成才之路》高二物理选修35同步练习162动量和动量定理Word有答案
16-2
基础夯实
1.关于动量的概念,下列说法正确的是( )
A.动量大的物体惯性一定大
B.动量大的物体运动一定快
C.动量相同的物体运动方向一定相同
D.动量相同的物体速度小的惯性大
答案:
CD
解析:
物体的动量是由速度和质量两个因素决定的。
动量大的物体质量不一定大,惯性也不一定大,A错;同样,动量大的物体速度也不一定大,B也错;动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动的方向,故动量相同的物体运动方向一定相同,C对;动量相同的物体,速度小的质量大,惯性大,D也对。
2.对于任何一个质量不变的物体,下列说法正确的是( )
A.物体的动量发生变化,其动能一定变化
B.物体的动量发生变化,其动能不一定变化
C.物体的动能发生变化,其动量一定变化
D.物体的动能发生变化,其动量不一定变化
答案:
BC
解析:
当质量不变的物体的动量发生变化时,可以是速度的大小发生变化,也可以只是速度的方向发生变化,还可以是速度的大小和方向都发生变化。
当只有物体的速度方向发生变化而速度的大小不变时,物体的动量(矢量)发生变化,但动能(标量)并不发生变化,例如我们所熟悉的匀速圆周运动。
所以选项A错误,选项B正确。
当质量不变的物体的动能发生变化时,必定是其速度的大小发生了变化,而无论其速度方向是否变化,物体的动量必定发生变化,故可知选项C正确,选项D错误。
3.关于冲量,下列说法正确的是( )
A.冲量是物体动量变化的原因
B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
C.动量越大的物体受到的冲量越大
D.冲量的方向就是物体运动的方向
答案:
A
解析:
力作用一段时间便有了冲量,而力作用一段时间后,物体的运动状态发生了变化,物体的动量也发生了变化,因此说冲量使物体的动量发生了变化,A选项正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量I=Ft,与物体处于什么状态无关,物体运动状态的变化情况,是所有作用在物体上的力共同产生的效果,所以B选项不正确;物体所受冲量I=Ft与物体动量的大小p=mv无关,C选项不正确;冲量的方向与物体运动的方向无关,故D选项不正确。
4.2012年6月18日“神舟九号”飞船胜利返航,为了保证航天员的安全,飞船上使用了降落伞、反推火箭、缓冲座椅三大法宝,在距离地面大约1m时,返回舱的4个反推火箭点火工作(如图),返回舱速度一下子降到了2m/s以内,随后又渐渐降到1m/s,最终安全着陆。
把返回舱离地1m开始到完全着陆称为着地过程,则关于反推火箭的作用,下列说法正确的是( )
A.减小着地过程中返回舱和航天员的动量变化
B.减小着地过程中返回舱和航天员所受的冲量
C.延长着地过程的作用时间
D.减小着地过程返回舱和航天员所受的平均冲力
答案:
CD
解析:
反推火箭并没有改变返回舱的动量变化量,由动量定理,返回舱所受冲量不变,只是作用时间延长,平均冲力减小。
5.一质量为m=2kg的木块在水平面上静止,现对它施加一水平打击力F=60N,该力作用于木块的时间是t=0.1s,已知木块与水平地面的动摩擦因数μ=0.2,则该木块在水平地面上滑行________s后才能停下来。
(g=10m/s2)
答案:
1.5
解析:
设物体滑行时间为t′,则对全过程利用动量定理,则Ft-μmgt′=0,t′=s=1.5s。
本题也可分段求解,还可以用牛顿第二定律来求解。
6.如图所示,在2012年伦敦奥运会的足球赛场上,一足球运动员踢一个质量为0.4kg的足球。
(1)若开始时足球的速度是4m/s,方向向右,踢球后,球的速度为10m/s,方向仍向右(如图甲),求足球的初动量、末动量以及踢球过程中动量的改变量。
(2)若足球以10m/s的速度撞向球门门柱,然后以3m/s速度反向弹回(如图乙),求这一过程中足球的动量改变量。
答案:
(1)1.6kg·m/s方向向右;4kg·m/s方向向右;2.4kg·m/s方向向右。
(2)5.2kg·m/s方向向左。
解析:
(1)取向右为正方向,初、末动量分别为
p=mv=0.4×4kg·m/s=1.6kg·m/s,方向向右
p′=mv′=0.4×10kg·m/s=4kg·m/s,方向向右
动量的改变量为Δp=p′-p=2.4kg·m/s,方向向右。
(2)取向右为正方向,初、末动量分别为
p1=mv′=0.4×10kg·m/s=4kg·m/s,方向向右
p2=mv″=0.4×(-3)kg·m/s=-1.2kg·m/s,方向向左,
动量的改变量为Δp′=p2-p1=-5.2kg·m/s,方向向左。
7.中央电视台节目“非常六加一”,主持人李咏挥锤砸向“金蛋”顿时金花四溅。
如果李咏所持锤子质量为0.5kg,“金蛋”可承受的最大打击力为10N,李咏挥锤砸向“金蛋”,锤与“金蛋”作用s后静止。
(不考虑这段时间人的作用力)则:
挥锤的速度至少多大,才能打破“金蛋”?
答案:
2m/s
解析:
由合外力冲量和动量变化的关系,对锤子-F·t=0-Mv0,所以v0==2m/s。
能力提升
1.(2012·任城一中高二检测)从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是( )
A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小
B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小
C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢
D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用力大,而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小
答案:
CD
解析:
由同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上和草地上时的速度相同,动量相同,故选项A错;最后速度减为零,动量变化量相同,故选项B错;由动量定理可知落在水泥地上作用时间短,受到的作用力大,故选项C、D对。
2.质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,幸好弹性安全带的保护,使他悬挂起来。
已知弹性安全带的缓冲时间是1.2s,安全带长5m,g取10m/s2,则安全带所受的平均冲力的大小为( )
A.500N B.1100N C.600N D.100N
答案:
B
解析:
选取人为研究对象,人下落过程中由v2=2gh,v=10m/s,缓冲过程由动量定理得(F-mg)t=mv,
F=+mg=1100N。
由牛顿第三定律可知,安全带所受的平均冲力为1100N。
3.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点,若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为( )
A.仍在P点
B.在P点左边
C.在P点右边不远处
D.在P点右边原水平位移的两倍处
答案:
B
解析:
以v或2v抽纸条时,纸条给铁块的摩擦力不变,以2v抽纸条时,纸条对铁块的作用时间短,对铁块的冲量小,铁块获得的速度小,根据平抛知识可知它的水平射程短,所以落点在P点的左边。
4.(2012·日照模拟)质量为1kg的物体做直线运动,其速度图象如图所示。
则物体在前10s内和后10s内所受外力的冲量分别是( )
A.10N·s,10N·s
B.10N·s,-10N·s
C.0,10N·s
D.0,-10N·s
答案:
D
解析:
由图象可知,在前10s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10s内末状态的动量p3=-5kg·m/s,由动量定理得I2=p3-p2=-10N·s,故正确答案为D。
5.1991年香港中学生举行了一次“鸡蛋撞地球”的比赛,参赛者需设计一个容器,里面装一个生鸡蛋,让它从大约13m的指定高度投到地面,要求容器内的鸡蛋在着地后不破,比赛以容器最轻、体积最小和实用性强的设计为优胜,所有设计不得用填充料、气袋等防碰撞材料。
为了减少撞击力,根据物理原理,设计时应从________、________考虑(香港这次比赛,最轻材料只有16.5g)。
答案:
减小着地速度v 增大缓冲时间
解析:
根据动量定理得:
-Ft=0-mv,要减小撞击力,必须减小着地速度v或增大缓冲时间。
6.一架飞机以v1=600m/s的速度在空中匀速飞行,一只以v2=5m/s的速度飞行的鸟迎面与飞机相撞,鸟身长l=20cm,质量为m=0.5kg,求飞机受到鸟的平均冲力。
答案:
9.15×105N
解析:
这是一个碰撞问题:
①飞机质量远大于小鸟质量,因此相碰后不会改变飞机的运动状态,②二者相碰后,鸟将同飞机有共同速度,且v=600m/s,③相碰时间极短,作用力巨大,鸟将会“粉身碎骨”,鸟碰飞机过程可以抽象为一块“橡皮泥”在瞬间贴在飞机上。
设鸟受到飞机作用力为F,且以飞机飞行方向为正,
v1=600m/s,v2=-5m/s
根据动量定理:
Ft=mv1-mv2①
碰撞时间:
t=②
解①②得:
F=9.15×105N
由牛顿第三定律得鸟对飞机的作用力也为9.15×105N。
7.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(如图)。
2012年8月3日在伦敦奥运会上,我国运动员董栋勇夺金牌。
假设一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s。
若把这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小。
(g取10m/s2)
答案:
1.5×103N,方向竖直向上。
解析:
方法
(一):
运动员刚接触网时速度的大小:
v1==m/s=8m/s,方向向下
刚离网时速度的大小:
v2==m/s=10m/s,方向向上
运动员与网接触的过程,设网对运动员的作用力为F,对运动员由动量定理,(以向上为正方向)有:
(F-mg)Δt=mv2-mv1
解得F=+mg=N+60×10N=1.5×103N,方向竖直向上。
方法
(二):
此题也可以对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理:
从3.2m高处自由下落的时间为:
t1==s=0.8s
运动员弹回到5.0m高处所用的时间为:
t2==s=1s
整个过程中运动员始终受重力作用,仅在与网接触的t3=1.2s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用,对全过程应用动量定理,有FNt3-mg(t1+t2+t3)=0
则FN=mg=×60×10N=1.5×103N,方向竖直向上。
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