高中物理 第16章 动量守恒定律 2 动量和动量定理课时作业 新人教版选修35.doc

2动量和动量定理一、a组(20分钟)1.下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是()a.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大b.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变c.物体动量增量的方向,就是它所受合外力的冲量方向d.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化就越大解析:由动量定理可知,物体所受合外力的冲量,其大小等于动量的变化量的大小,方向与动量增量的方向相同,故a项错误,b、c、d项正确。答案:bcd2.篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前。这样做可以()a.减小球对手的冲量b.减小球对手的冲击力c.减小球的动量变化量d.减小球的动能变化量解析:由动量定理ft=p知,接球时两手随球迅速收缩至胸前,延长了手与球接触的时间,从而减小了球的动量变化率,减小了球对手的冲击力,选项b正确。答案:b3.导学号97280008质量为60 kg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1.5 s,安全带自然长度为5 m,g取10 m/s2,则安全带所受的平均冲力的大小为()a.500 nb.1 100 nc.600 nd.1 000 n解析:建筑工人下落5 m时速度为v,由v2=2gh得v= m/s=10 m/s设安全带所受的平均冲力为f,则由动量定理得(mg-f)t=0-mv所以f=mg+=6010 n+ n=1 000 n,选项d正确,选项a、b、c错误。答案:d4.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,则下列说法中正确的是()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,方向不同解析:a、b球在空中只受重力作用,因此相同时间内重力的冲量相同,因此两球动量的变化大小相等、方向相同,a选项正确;动量的变化率为=m=mg,大小相等、方向相同,c选项正确。答案:ac5.质量为m的钢球自高处落下,以速度v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速度为v2。在碰撞过程中,地面对钢球的冲量的方向和大小为()a.向下,m(v1-v2)b.向下,m(v1+v2)c.向上,m(v1-v2)d.向上,m(v1+v2)解析:物体以竖直速度v1与地面碰撞而又以v2的速度反弹。物体在与地面碰撞过程的初、末状态动量皆已确定。根据动量定理便可以求出碰撞过程中钢球受到的冲量。设垂直地面向上的方向为正方向,对钢球应用动量定理得ft-mgt=mv2-(-mv1)=mv2+mv1由于碰撞时间极短,t趋于零,则mgt趋于零。所以ft=m(v2+v1),即弹力的冲量方向向上,大小为m(v2+v1)。答案:d6.关于动量的变化,下列说法正确的是()a.做直线运动的物体速度增大时,动量的变化量p的方向与运动方向相同b.做直线运动的物体速度减小时,动量的变化量p的方向与运动方向相反c.物体的速度大小不变时,动量的变化量p为零d.物体做曲线运动时,动量的变化量一定不为零解析:当运动物体的速度增大时,其末态动量p2大于初态动量p1,由矢量的运算法则可知p=p2-p10,与物体运动方向相同,如图(a)所示,所以选项a正确;当物体速度减小时,p2p1,如图(b)所示,p与p1或p2方向相反,选项b正确;当物体的速度大小不变时,其方向可能变化,也可能不变化,动量可能不变化,即p=0,也可能动量大小不变而方向变化,此种情况p0,选项c不正确;当物体做曲线运动时,动量的方向变化,即动量一定变化,p一定不为零,如图(c)所示,故选项d正确。答案:abd7.水平推力f1和f2分别作用于水平面上等质量的甲、乙两物体上,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来。两物体的v-t图象如图所示,图中线段abcd,则()a.f1的冲量大于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:甲、乙先做加速运动,撤去推力后做减速运动。图中线段abcd,表明甲、乙与水平面的动摩擦因数相同,又甲、乙质量相等,所以两物体受到的摩擦力大小相等,所以选项c正确,d错误;因为整个运动过程,物体的动量改变量为零,所以推力的冲量大小等于物体受到的摩擦力的冲量大小,由图可知甲的运动时间小于乙的运动时间,所以甲的摩擦力的冲量小于乙的摩擦力的冲量,则f1的冲量小于f2的冲量,所以选项a、b错误。答案:c8.在水平力f=30 n的作用下,质量m=5 kg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=0.2,若f作用6 s后撤去,撤去f后物体还能向前运动多长时间才停止?(g取10 m/s2)解析:解法一:用动量定理求解,分段处理。甲选物体作为研究对象,对于撤去f前物体做匀加速运动的过程,受力情况如图甲所示,始态速度为零,终态速度为v。取水平力f的方向为正方向,根据动量定理有(f-mg)t1=mv-0,对于撤去f后,物体做匀减速运动的过程,受力情况如图乙所示,始态速度为v,终态速度为零。根据动量定理有乙-mgt2=0-mv。以上两式联立解得t2=t1=6 s=12 s。解法二: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-mg)t1+(-mg)t2=0解得t2=t1=6 s=12 s。答案:12 s9.导学号97280009一辆轿车强行超车时,与另一辆迎面驶来的轿车相撞,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约为30 m/s,则:(1)假设两车相撞时人与车一起做匀减速运动,试求车祸中车内质量约60 kg的人受到的平均冲力是多大;(2)由于人系有的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ft=p=mv0解得f= n=5.4104 n。(2)若人系有安全带,则f= n=1.8103 n。答案:(1)5.4104 n(2)1.8103 n二、b组(20分钟)1.物体在恒定的合力f作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。设f在t1内做的功是w1,冲量是i1;在t2内做的功是w2,冲量是i2,那么()a.i1i2,w1=w2b.i1i2,w1w2c.i1=i2,w1=w2d.i1=i2,w1w2解析:由动量定理得i1=ft1=mv-0=mv,i2=ft2=m2v-mv=mv,故i1=i2;由动能定理得w1=mv2-0=mv2,w2=m(2v)2-mv2=mv2,即w1w2,所以正确选项为d。答案:d2.质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用。力的大小f与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则()a.3t0时刻的瞬时功率为b.3t0时刻的瞬时功率为c.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为d.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为解析:方法一:02t0内物体的加速度为a=,2t0时刻的速度为v1=a2t0=,在3t0时刻的瞬时速度v2=v1+3at0=,则3t0时刻的瞬时功率为p=3f0,选项a错误,选项b正确;在t=0到3t0这段时间内,由动能定理可得w=ek=,则这段时间内的平均功率,选项c错误,选项d正确。方法二:根据“面积法”或动量定理,f02t0+3f0t0=mv2,得v2=,则3t0时刻的瞬时功率为p=3f0,选项a错误,选项b正确;在t=0到3t0这段时间内,由动能定理可得w=ek=,则这段时间内的平均功率,选项c错误,选项d正确。答案:bd3.一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中。若把在空中下落的过程称为过程,进入泥潭直到停止的过程称为过程,则以下说法正确的是()a.过程中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量b.过程中阻力的冲量的大小等于过程中重力的冲量的大小c.、两个过程中合外力的总冲量等于零d.、两个过程中合外力的总冲量不等于零e.过程中钢珠的动量改变量的大小等于过程中重力的冲量大小解析:过程钢珠只受重力,故只有重力的冲量,由动量定理得,a对;整个过程的动量改变量为零,故过程中合力的冲量的大小等于过程中重力的冲量的大小,b、d错,c、e对。答案:ace4.甲、乙两个物体动量随时间变化的图象如图所示,图象对应的物体的运动过程可能是()a.甲物体可能做匀加速运动b.甲物体可能做竖直上抛运动c.乙物体可能做匀变速运动d.乙物体可能做水平直线运动时遇到了一端固定的弹簧解析:甲物体的动量随时间的变化图象是一条直线,其斜率恒定不变,说明物体受到恒定的合外力作用,由图线可以看出甲物体的动量先减小然后反向增大,则甲物体做匀变速直线运动,与竖直上抛运动类似,所以选项b正确。乙物体的动量随时间的变化规律是一条曲线,曲线的斜率先增大后减小,则乙物体在运动过程中受到的合外力先增大后减小。由图线还可以看出,乙物体的动量先正方向减小到零,然后反方向增大。由此可知乙物体的运动是一个变加速运动,与水平面上的小球运动时遇到一端固定的弹簧的情况类似,所以选项d正确。答案:bd5.质量为m的物体静止在足够大的水平面上,物体与桌面的动摩擦因数为,有一水平恒力作用于物体上,并使之加速前进,经时间t1后去掉此恒力,求物体运动的总时间t。解析:方法一:物体的运动可分为两个阶段,第一阶段受两个力f、ff的作用,时间t1,物体由a运动到b速度达到v1;第二阶段物体只受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:(f-ff)t1=mv1-0=mv1第二阶段:-fft2=0-mv1=-mv1两式相加:ft1-ff(t1+t2)=0因为ff=mg,代入上式,可求出t2=所以t总=t1+t2=。方法二:把两个阶段当成一个过程来看:f作用t1时间,mg则作用了t总时间,动量变化p=0。ft1-mgt总=0,t总=。答案:6.导学号97280010用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里,打击时铁锤的速度v=4.0 m/s,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s,那么:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力是多大?(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力又是多大?(g取10 m/s2)(3)比较(1)和(2),讨论是否要忽略铁锤的重力。解析:(1)以铁锤为研究对象,不计重力时,只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为f1,取竖直向上为正,由动量定理可得f1t=0-mv所以f1=- n=200 n,方