高考物理复习配餐作业十八 动量和动量定理.docx
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高考物理复习配餐作业十八动量和动量定理
配餐作业(十八) 动量和动量定理
A组·基础巩固题
1.下列说法正确的是( )
A.动能为零时,物体一定处于平衡状态
B.物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
C.物体所受合外力不变时,其动量一定不变
D.动能不变,物体的动量一定不变
解析 动能为零时,速度为零,而加速度不一定等于零,物体不一定处于平衡状态,选项A错误;物体受恒力,也可能做曲线运动,如平抛运动,选项B正确;合外力不变,加速度不变,速度均匀变化,动量一定变化,C项错误;动能不变,若速度的方向变化,动量就变化,选项D错误。
答案 B
2.(2017·运城模拟)有关实际中的现象,下列说法不正确的是( )
A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好
解析 根据反冲运动的特点与应用可知,火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度,故A正确;体操运动员在落地的过程中,动量变化一定。
由动量定理可知,运动员受到的冲量I一定;由I=Ft可知,体操运动员在着地时屈腿是延长时间t,可以减小运动员所受到的平均冲力F,故B正确;用枪射击时子弹给枪身一个反作用力,会使枪身后退,影响射击的准确度,所以为了减少反冲的影响,用枪射击时要用肩部抵住枪身,故C正确;为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,就要延长碰撞的时间,由I=Ft可知位于车体前部的发动机舱不能太坚固,故D错误。
答案 D
3.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,那么p1∶p2等于( )
A.1∶1 B.1∶
C.1∶2 D.1∶4
解析 物体做初速度为零的匀加速直线运动,v
=2ah,v
=2a(2h),则p1=m
,p2=m
,p1∶p2=1∶
,故B选项正确。
答案 B
4.甲、乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下,沿同一直线运动。
它们的动量随时间变化如图所示。
设甲在t1时间内所受的冲量为I1,乙在t2时间内所受的冲量为I2,则F、I的大小关系是( )
A.F1>F2,I1=I2B.F1 C.F1>F2,I1>I2D.F1=F2,I1=I2 解析 冲量I=Δp,从题图上看,甲、乙两物体动量变化的大小I1=I2,又因为I1=F1t1,I2=F2t2,t2>t1,所以F1>F2。 答案 A 5.在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t停止,现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木块上滑,若小物块与木块之间的动摩擦因数为μ,则小物块上滑到最高位置所需时间t′与t之比为( ) A. B. C. D. 解析 本题考查动量定理的应用,意在考查学生对动量和动量定理的理解和应用其解决实际问题的能力。 对第一种情况,以小物块为研究对象,设小物块的初速度为v,由动量定理得: -μmg·t=0-mv,对第二种情况,设减速到零所用的时间为t′,则由动量定理可得: -mgsin45°·t′-μmgcos45°·t′=0-mv,由以上两式可解得: = ,故正确选项为A。 答案 A 6.质量为m的小球从高为h处自由落下,与地面碰撞时间为Δt,地面对小球平均作用力为F,不计空气阻力,取向上为正方向,则在碰撞过程中( ) A.重力的冲量为mg B.地面对小球的冲量为FΔt C.合力的冲量为(mg-F)·Δt D.合力的冲量为(mg+F)·Δt 解析 碰撞过程重力的冲量为-mgΔt。 地面对小球的作用力的冲量为F·Δt,则合力冲量为(F-mg)Δt,B正确。 答案 B 7.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 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。 答案 B 8.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 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。 答案 D B组·能力提升题 9.(2017·合肥质检)一质量为2kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的a—t图象如图所示,t=0时其速度大小为2m/s,滑动摩擦力大小恒为2N,则( ) A.在t=6s的时刻,物体的速度为18m/s B.在0~6s时间内,合力对物体做的功为400J C.在0~6s时间内,拉力对物体的冲量为36N·s D.在t=6s的时刻,拉力F的功率为200W 解析 类比速度—时间图象中位移的表示方法可知,速度变化量在加速度-时间图象中由图线与坐标轴所围面积表示,在0~6s内Δv=18m/s,v0=2m/s,则t=6s时的速度v=20m/s,A项错;由动能定理可知,0~6s内,合力做的功为W= mv2- mv =396J,B项错;由动量定理可知,IF-Ff·t=mv-mv0,代入已知条件解得IF=48N·s,C项错;由牛顿第二定律可知,6s末F-Ff=ma,解得F=10N,所以拉力的功率P=Fv=200W,D项对。 答案 D 10.(多选)水平推力F1和F2分别作用在水平面上等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停下,两物体v-t的图象如图所示,图中AB∥CD,则( ) A.F1的冲量小于F2的冲量 B.F1的冲量等于F2的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等 解析 设a,b两物体的运动时间分别为t1、t2,则由图知t1<t2,当只有摩擦力Ff作用时,由AB∥CD知图线斜率相同,则加速度相等,由牛顿第二定律知,摩擦力Ff相等,故C选项正确,D选项错误。 对a,由动量定理得: IF1-Fft1=mvA;对b同理得: IF2-Fft2=mvC。 由图象知,vA=vC,t1<t2,所以由mvA=mvC知,IF1 答案 AC 11.物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动,如图甲所示。 A的质量为m,B的质量为m′。 当连接A、B的绳突然断开后,物体A上升经某一位置时的速度大小为v,这时物体B下落速度大小为u,如图乙所示。 在这段时间里,弹簧的弹力对物体A的冲量为( ) A.mv B.mv-m′u C.mv+m′uD.mv+mu 解析 解法一: 对A有I弹-mgt=mv,对B有m′gt=m′u,解得弹簧弹力的冲量I弹=mv+mu。 解法二: 对A、B系统有I弹-(mg+m′g)t=mv-m′u,m′gt=m′u,联立解得I弹=mv+mu。 答案 D 12.在水平力F=30N的作用下,质量m=5kg的物体由静止开始沿水平面运动。 已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用6s后撤去,撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止? (g取10m/s2) 解析 用动量定理求解,研究全过程。 选物体作为研究对象,研究整个运动过程,这个过程的始、终状态的物体速度都等于零。 取水平力F的方向为正方向,根据动量定理得 (F-μmg)t1+(-μmg)t2=0 解得t2= t1= ×6s=12s。 答案 12s 13.(2017·运城模拟)一垒球手水平挥动棒球,迎面打击一以速度5m/s水平飞来的垒球,垒球随后在离打击点水平距离为30m的垒球场上落地,设垒球质量为0.18kg,打击点离地面高度为2.2m,球棒与垒球的作用时间为0.010s,重力加速度为9.9m/s2,求球棒对垒球的平均作用力的大小。 解析 垒球被击后做平抛运动,由平抛运动的公式即可求出球被击后的速度,然后对球棒击球的过程运用动量定理列方程求解作用力。 由题意可知,垒球被击后做平抛运动,竖直方向: h= gt2 所以: t= = = s 水平方向: x=vt 所以球被击后的速度: v=45m/s 选取球被击出后的速度方向为正方向,则: v0=-5m/s 设平均作用力为F,则: Ft0=mv-mv0 代入数据得: F=900N 答案 900N 14.(2017·湖南高三联考)有一种装置,静止在太空中的飞行器上,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度。 已知飞行器质量为M,发射的是2价氧离子,每秒射出的氧离子数为N,用来加速离子的电压为U,每个氧离子的质量为m,单位电荷的电荷量为e。 不计发射氧离子后飞行器质量的变化,求: (1)射出的氧离子速度大小; (2)飞行器受到的反冲力大小; (3)射出离子后飞行器开始运动时的加速度大小。 解析 本题考查动能定理和动量定理,意在考查考生的理解和推理能力。 (1)根据动能定理: 2eU= mv 解得: v0=2 (2)根据动量定理得: Ft=Nmv0=2N t=1s,可得飞行器受到的反冲力大小为 F=2N (3)根据牛顿第二定律得: F=Ma 解得: a= 答案 (1)2 (2)
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