2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律2動量和動量定理課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE6動量和動量定理時間：45分鐘一、選擇題(1～8題為單選，9～10題為多選)1．下面關(guān)于物體動量和沖量的說法，不正確的是(A)A．物體所受合外力沖量越大，它的動量也越大B．物體所受合外力沖量不為零，它的動量肯定要變更C．物體動量增量的方向，就是它所受合外力的沖量方向D．物體所受合外力沖量越大，它的動量變更就越大解析：由動量定理可知，物體所受合外力的沖量，其大小等于動量的變更量的大小，方向與動量增量的方向相同．2．跳遠(yuǎn)時，跳在沙坑里比跳在水泥地上平安，這是由于(D)A．人跳在沙坑的動量比跳在水泥地上的小B．人跳在沙坑的動量變更比跳在水泥地上的小C．人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上的小D．人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上的小解析：人跳遠(yuǎn)時從肯定的高度落下，落地前的速度是肯定的，初動量是肯定的，所以選項A錯誤；落地后靜止，末動量肯定，人的動量變更量是肯定的，選項B錯誤；由動量定理可知人受到的沖量等于人的動量變更量，所以兩種狀況下受到的沖量相等，選項C錯誤；落在沙坑里力作用的時間長，落在水泥地上力作用的時間短，依據(jù)動量定理，在動量變更量肯定的狀況下，時間t越長則受到的沖力F越小，故選項D正確．3.質(zhì)量為1kg的物體做直線運動，其速度圖象如圖所示．則物體在前10s內(nèi)和后10s內(nèi)所受合外力的沖量分別是(D)A．10N·s,10N·sB．10N·s，－10N·sC．0,10N·sD．0，－10N·s解析：由題圖可知，在前10s內(nèi)初、末狀態(tài)的動量相同，p1＝p2＝5kg·m/s，由動量定理知I1＝0；在后10s內(nèi)末狀態(tài)的動量p3＝－5kg·m/s，由動量定理得I2＝p3－p2＝－10N·s.4．為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺，測得1小時內(nèi)杯中水面上升了45mm.查詢得知，當(dāng)時雨滴豎直下落速度約為12m/s.據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計雨滴重力，雨水的密度為1×103kg/m3)(A)A．0.15Pa B．0.54PaC．1.5Pa D．5.4Pa解析：設(shè)圓柱形水杯的底面積為S，則水杯中水的質(zhì)量為m＝ρV＝103×45×10－3S＝45S，由動量定理可得Ft＝mv，而p＝eq\f(F,S)，所以p＝eq\f(mv,St)＝eq\f(45S×12,S×3600)Pa＝0.15Pa.5．質(zhì)量為60kg的建筑工人，不慎從高空跌下，幸好彈性平安帶的愛護(hù)使他懸掛起來．已知彈性平安帶的緩沖時間是1.5s，平安帶自然長度為5m，g取10m/s2，則平安帶所受的平均沖力的大小為(D)A．500N B．1100NC．600N D．1000N解析：建筑工人下落5m時速度為v，則v＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×5)m/s＝10m/s，設(shè)平安帶所受平均沖力為F，則由動量定理得：(mg－F)t＝－mv，所以F＝mg＋eq\f(mv,t)＝60×10N＋eq\f(60×10,1.5)N＝1000N.6．如圖所示，兩個質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止自由滑下，在到達(dá)斜面底端的過程中(D)A．重力的沖量相同B．彈力的沖量相同C．合力的沖量相同D．以上說法均不對解析：設(shè)物體質(zhì)量為m，沿傾角為θ的光滑斜面下滑的加速度為a，依據(jù)牛頓其次定律，有mgsinθ＝ma，設(shè)物體起先下滑時高度為h，依據(jù)初速度為零的勻加速直線運動的位移公式，可得物體下滑的時間為t＝eq\r(\f(2h,\f(sinθ,a)))＝eq\r(\f(2h,gsin2θ))，下滑過程中重力的沖量為Iθ＝mgt＝mgeq\r(\f(2h,gsin2θ))，同理可得，物體沿傾角為α的光滑斜面下滑過程中重力的沖量為Iα＝mgeq\r(\f(2h,gsin2α))，因為θ≠α，所以Iθ≠Iα，選項A錯誤；力的沖量是矢量，兩個矢量相同，必需大小和方向都相同．因該題中θ≠α，故彈力的方向和合力的方向都不同，故彈力的沖量的方向和合力的沖量的方向也不同，選項B、C錯誤．7．如圖所示，鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上，當(dāng)以速度v抽出紙條后，鐵塊掉在地上P點，若以2v的速度抽出紙條，則鐵塊落地點為(D)A．快抽時比慢抽時作用力大，所以會落在P點右側(cè)B．快抽時應(yīng)落在P點右側(cè)原水平位移的兩倍處C．雖然快抽時鐵塊所受摩擦力比慢抽時大，但作用時間短、沖量小，所以落在P點左側(cè)D．快抽時鐵塊所受摩擦力不變，但作用時間短、沖量小，所以落在P點左側(cè)解析：抽出紙條的過程中，鐵塊受到向前的摩擦力作用而加速運動，若紙條以2v的速度抽出，則紙條與鐵塊相互作用時間變短，因此鐵塊加速時間變短，依據(jù)動量定理知，摩擦力作用時間變短，做平拋時的初速度減小，平拋時間不變，則平拋運動的水平位移減小，在P點左側(cè)，選項D正確．8．如圖所示，質(zhì)量分別為m＝1kg和M＝2kg的兩物塊疊放在光滑水平桌面上，兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，從某時刻起先，對放在下面的質(zhì)量為m的物塊施加一水平推力F，已知推力F隨時間t變更的關(guān)系為F＝6t(N)，兩物塊之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，下列結(jié)論正確的是(A)A．兩物塊剛發(fā)生相對運動時的速度為1m/sB．從施加推力F到兩物塊剛發(fā)生相對運動所需的時間為eq\f(2,3)sC．從施加推力F到兩物塊剛發(fā)生相對運動兩物塊的位移為0.5mD．從施加推力F到兩物塊剛發(fā)生相對運動F的沖量為6N·s解析：當(dāng)兩物塊間達(dá)到最大靜摩擦力時，M與m發(fā)生相對滑動，則此時M的加速度為：a＝eq\f(μMg,M)＝μg＝0.2×10m/s2＝2m/s2，則對整體受力分析可知，F(xiàn)＝(m＋M)a＝3×2N＝6N＝6t，則可知從施加推力到發(fā)生相對運動的時間為1s，F(xiàn)是勻稱增加的，故1s內(nèi)平均推力eq\x\to(F)＝eq\f(6,2)N＝3N，對整體由動量定理可得，eq\x\to(F)t＝(M＋m)v，解得：v＝1m/s，故A正確，B錯誤；若物塊做勻加速直線運動，則1s內(nèi)的位移x＝eq\f(1,2)vt＝0.5m，而物塊做的是變加速直線運動，則位移不是0.5m，故C錯誤；由動量定理可知，I＝(M＋m)v＝3N·s，故D錯誤．故選A.9．下列說法正確的是(AD)A．運動物體在任一時刻的動量方向，肯定是該時刻的速度方向B．物體的加速度不變，其動量肯定不變C．物體的速度大小不變時，動量的增量Δp為零D．物體做曲線運動時，動量的增量肯定不為零解析：動量具有瞬時性，任一時刻物體動量的方向，即為該時刻的速度方向，選項A正確；加速度不變，則物體速度的變更率恒定，物體的速度勻稱變更，故其動量也勻稱變更，選項B錯誤；當(dāng)物體的速度大小不變時，其方向可能變更，也可能不變更，動量可能不變更，即Δp＝0，也可能動量大小不變而方向變更，此種狀況Δp≠0，故選項C錯誤；當(dāng)物體做曲線運動時，動量的方向變更，即動量肯定變更，Δp肯定不為零，故選項D正確．10．甲、乙兩個物體動量隨時間變更的圖象如圖所示，圖象對應(yīng)的物體的運動過程可能是(BD)A．甲物體可能做勻加速運動B．甲物體可能做豎直上拋運動C．乙物體可能做勻變速運動D．乙物體可能做水平直線運動時遇到了一端固定的彈簧解析：甲物體的動量隨時間的變更圖象是一條直線，其斜率eq\f(Δp,Δt)恒定不變，說明物體受到恒定的合外力作用，由圖線可以看出甲物體的動量先減小然后反向增大，則甲物體做勻變速直線運動，與豎直上拋運動類似，所以選項B正確．乙物體的動量隨時間的變更規(guī)律是一條曲線，曲線的斜領(lǐng)先增大后減小，則乙物體在運動過程中受到的合外力先增大后減?。蓤D線還可以看出，乙物體的動量先正方向減小到零，然后反方向增大．由此可知乙物體的運動是一個變加速運動，與水平面上的小球運動時遇到一端固定的彈簧的狀況類似，所以選項D正確．二、非選擇題11．一個質(zhì)量為m＝2kg的物體，在F1＝8N的水平推力作用下，從靜止起先沿水平面運動了t1＝5s的時間，然后推力減小為F2＝5N，方向不變，物體又運動了t2＝4s的時間后撤去外力，物體再經(jīng)過t3＝6s的時間停下來．試求物體在水平面上所受的摩擦力大?。鸢福?N解析：規(guī)定推力的方向為正方向，在物體運動的整個過程中，物體的初動量p1＝0，末動量p2＝0.據(jù)動量定理有：F1t1＋F2t2－f(t1＋t2＋t3)＝0解得f＝4N.12．一宇宙飛船以v＝1.0×104m/s的速度進(jìn)入密度為ρ＝2.0×10－7kg/m3的微隕石流中，假如飛船在垂直于運動方向上的最大截面積S＝5m2，且認(rèn)為微隕石與飛船碰撞后都附著在飛船上．為使飛船的速度保持不變，飛船的牽引力應(yīng)增加多大？答案：100N解析：設(shè)t時間內(nèi)附著在飛船上的微隕石總質(zhì)量為Δm，則Δm＝ρSvt①這些微隕石由靜止至隨飛船一起運動，其動量增加是受飛船對其作用的結(jié)果，由動量定理有Ft＝Δp＝Δmv②則微隕石對飛船的沖量大小也為Ft，為使飛船速度保持不變，飛船應(yīng)增加的牽引力為ΔF＝F③綜合①②③并代入數(shù)值得ΔF＝100N，即飛船的牽引力應(yīng)增加100N.13．如圖所示，將質(zhì)量為m＝1kg的小球，從距水平地面高h(yuǎn)＝5m處，以v0＝10m/s的水平速度拋出，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)平拋運動過程中小球動量的增量Δp；(2)小球落地時的動量p′；(3)飛行過程中小球所受的合外力的沖量I.答案：(1)10kg·m/s，方向豎直向下(2)10eq\r(2)kg·m/s，方向與水平方向成45°夾角斜向右下(3)10N·s，方向豎直向下解析：由于平拋運動的豎直分運動為自由落體運動，故h＝eq\f(1,2)gt2，落地時間t＝eq\r(\f(2h,g))＝1s(1)因為水平方向上是勻速運動，v0保持不變，所以小球的速度增量Δv＝Δvy＝gt＝10m/s所以Δp＝Δpy＝mΔv＝10kg·m/s，方向豎