2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律分层作业3动量定理的应用课件新人教版选择性必修第一册

第一章分层作业3动量定理的应用123456789101112A组必备知识基础练题组一

应用动量定理处理多过程问题1.(2024安徽安庆高二月考)质量为1kg的物体做直线运动,其v-t图像如图所示。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·sC.0,10N·s D.0,-10N·sD解析

由图像可知,t=0时和t=10

s时的动量相等,p1=p2=5

kg·m/s,由动量定理知I1=0;t=20

s时动量p3=-5

kg·m/s,I2=p3-p2=-10

N·s,故选项D正确。1234567891011122.(2024浙江绍兴高二期末)如图所示,蹦极是一项富有挑战性的运动,一质量为60kg的运动员将长为5m的弹性绳的一端系在小腿上,另一端固定在平台上,然后运动员从平台上由静止下落,绳伸直后又经2s运动员第一次到达最低点,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则从绳伸直至运动员到达最低点的过程中,绳对运动员平均作用力的大小约为(

)A.1200N B.900NC.600N D.300NB

1234567891011121234567891011123.(2024云南玉溪第一中学高三月考)将质量m=1kg的物块置于水平地面上,已知物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5,现在物块上施加一个平行于水平地面的恒力F=10N,物体由静止开始运动,作用4s后撤去F。已知g取10m/s2,对于物块从静止开始到物块停下这一过程,下列说法正确的是(

)A.整个过程物块运动的时间为6sB.整个过程物块运动的时间为8sC.整个过程中物块的位移大小为40mD.整个过程中物块的位移大小为60mB123456789101112解析

在整个过程中由动量定理得Ft1-μmgt=0,解得t=8

s,选项A错误,B正确;物块在前4

s运动的过程中由动量定理得Ft1-μmgt1=mv,解得v=20

m/s,因物块加速和减速过程的平均速度都为

,则物块的总位移123456789101112题组二

应用动量定理处理流体的“柱状”模型4.(2024辽宁大连模拟)水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、不需要二次加工以及节约材料等特点,因而得到广泛应用。某水刀切割机床如图所示,若横截面直径为d的圆柱形水流垂直射到要切割的钢板上,碰到钢板后水的速度减为零。已知水的流量(单位时间流出水的体积)为Q,水的密度为ρ,则钢板受到水的平均冲力大小为(

)D1234567891011121234567891011125.(2024海南三亚高二期末)太空探测器常装配离子发动机,其基本原理是将被电离的离子从发动机尾部高速喷出,从而为探测器提供推力,若某探测器质量m=490kg,离子以v=30km/s的速率(远大于探测器的飞行速率)向后喷出,流量Q=3.0×10-3g/s,则探测器获得的平均推力大小为(

)A.1.47N B.0.147NC.0.09N D.0.009NC解析

对离子流,根据动量定理有FΔt=Δmv,而Δm=QΔt,解得F=0.09

N,故探测器获得的平均推力大小为0.09

N,故选项C正确。1234567891011126.(2024湘豫名校联考高三测试)水切割又称水刀,即高压水射流切割技术,是一种利用高压水流切割的技术。在电脑的控制下能任意雕琢工件,而且受材料质地影响小。因为其成本低,易操作,良品率又高,水切割逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。如图所示,若水柱的截面面积为S,水流以速度v垂直射到被切割的钢板上,之后速度减为零,已知水的密度为ρ,则下列说法正确的是(

)A.减小水柱的截面面积S可以增大水对钢板冲力产生的压强B.若水流速度v增大到原来的2倍,可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的2倍C.若水流速度v增大到原来的2倍,可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的4倍D.若在水中添加适量食盐,在同样条件下会使水对钢板冲力产生的压强减小C123456789101112解析

t时间内喷到钢板上的水的体积为V=Svt,质量为m=ρV=ρSvt,设水的初速度方向为正方向,由动量定理得Ft=-mv,得F=-ρSv2,由牛顿第三定律可知水对钢板的冲力为F'=ρSv2,水对钢板冲力产生的压强为

,减小水柱的截面面积S,水对钢板冲力产生的压强不变,A错误;若水流速度v增大到原来的2倍,可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的4倍,B错误,C正确;若在水中添加适量食盐会使密度增大,在同样条件下会使水对钢板冲力产生的压强增大,D错误。123456789101112题组三

动量定理与动能定理的区别与应用7.(多选)(2024山东枣庄高二期末)质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动,F与时间t的关系如图所示,已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10m/s2,则(

)A.4s时物块的动能为0B.6s时物块回到初始位置C.3s时物块的动量为12kg·m/sD.0~6s时间内F对物块所做的功为40JAD123456789101112解析

物块与地面间的摩擦力为Ff=μmg=2

N,对物块在0~3

s时间内由动量定理可知(F-Ff)t1=mv3,代入数据可得v3=6

m/s,3

s时物块的动量为p=mv3=6

kg·m/s,故C错误;设3

s后经过时间t2物块的速度减为0,由动量定理可得-(F+Ff)t2=0-mv3,解得t2=1

s,所以物块在4

s时速度减为0,则此时物块的动能也为0,故A正确;在0~3

s时间内,对物块由动能定理可得(F-Ff)x1=,解得x1=9

m,3~4

s时间内,对物块由动能定理可得-(F+Ff)x2=0-,解得x2=3

m,4~6

s时间内物块开始反向运动,123456789101112B组关键能力提升练8.(多选)(2024天津南开中学检测)有些人喜欢躺着刷手机,经常出现手机掉落砸伤眼睛或者额头的情况。若有一手机质量为120g,从离人额头约20cm的高度无初速掉落,砸到额头后手机的反弹忽略不计,重力加速度g取10m/s2,额头受到手机的冲击时间约为0.2s。下列分析正确的是(

)A.手机与额头作用过程中,手机的动量变化量大小约为0.24kg·m/sB.手机对额头作用力的冲量大小约为0.24N·sC.手机对额头作用力的冲量方向竖直向上D.手机对额头的作用力大小约为2.4NAD123456789101112解析

根据自由落体运动规律,手机掉落到人额头位置时的速度为v==2

m/s,手机与额头作用后手机的速度变为0,选取向下为正方向,所以手机与额头作用过程中动量变化量为Δp=0-mv=-0.24

kg·m/s,故A正确;手机与额头接触的过程中受到重力与额头的作用力,选取向下为正方向,对手机由动量定理得mgt+I=Δp,代入数据得I=-0.48

N·s,负号表示方向竖直向上,根据力的作用是相互的,所以手机对额头作用力的冲量大小约为0.48

N·s,故B错误;因为额头对手机作用力的冲量的方向是竖直向上的,所以手机对额头作用力的冲量方向竖直向下,故C错误;根据冲量定义得手机对额头的作用力大小约为F==2.4

N,故D正确。1234567891011129.(2024山东淄博高二月考)由于空气阻力作用,设雨水竖直匀速下落,某张芭蕉叶保持水平,该叶片的面积为S,水滴落到叶片上以原来速率的一半竖直反弹,测得叶片受到雨水的作用力大小为F。已知空中雨水的平均密度为ρ,不考虑落到叶片上雨水的重力,单位时间内雨水下落的高度为(

)B12345678910111210.(2024河北邯郸模拟)如图甲所示,在粗糙的水平面上静止放置一滑块,t=0时刻在滑块上施加一水平向右的外力F,外力大小随时间的变化规律如图乙所示,滑块的加速度随时间的变化规律如图丙所示,已知滑块与地面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是(

)A.滑块的质量为2kgB.4s末滑块速度的大小为12m/sC.在0~1s的时间内,摩擦力的冲量大小为0D.在0~4s的时间内,摩擦力的冲量大小为22N·sD123456789101112解析

根据题图乙可知,外力F随时间变化的关系表达式为F=2+4t,由题图丙可知,在t=1

s时,滑块开始有加速度,故此刻拉力与最大静摩擦力平衡,则有Ff=F1=6

N,由题图丙可知,在t=4

s时,滑块的加速度为4

m/s2,根据牛顿第二定律有F4-Ff=ma,解得

=3

kg,A错误;由a-t图像的面积表示速度的变化量,滑块由静止开始加速运动,故4

s内a-t图像的面积即表示4

s末滑块速度的大小,v4=×(4-1)

m/s=6

m/s,B错误;在0~1

s的时间内,有静摩擦力作用,故摩擦力的冲量大小不为0,其大小等于F的冲量大小,If1=IF=×1

N·s=4

N·s,C错误;在1~4

s的时间内,摩擦力的冲量大小为If14=Fft14=6×3

N·s=18

N·s,故在0~4

s的时间内,摩擦力的冲量大小为I=If1+If14=22

N·s,D正确。12345678910111211.(2024河北张家口模拟)娱乐风洞是一种空中悬浮装置,在一个特定的空间内有人工制造的可控制气流,游客只要穿上特制的可改变受风面积(游客在垂直风力方向的投影面积)的飞行服跳入飞行区,即可通过改变受风面积来实现向上、向下运动或悬浮。已知一游客质量为60kg,腹部向下时受风面积最大为0.7m2,身体直立时受风面积最小为0.2m2,气流密度为1.2kg/m3,气流速度为30m/s,重力加速度g取10m/s2,假设气流吹到人身体上后速度近似变为0。(1)若游客在风洞内悬浮,则受风面积应调整为多大(结果保留两位有效数字)?(2)若游客进入风洞先由最大受风面积运动1s后立即改为最小受风面积,则游客距出发点的最远距离为多少(结果保留两位有效数字)?123456789101112解析

(1)在Δt时间内吹到人体的气流质量为Δm=ρSvΔt设人对气流的力的大小为F,则对此段气流由动量定理得FΔt=Δmv由牛顿第三定律,气流给人的力大小F'=F人受力平衡,所以F'=mg联立可得S≈0.56

m2。(2)气流速度远大于人速,人在风洞内做匀变速直线运动,当S1=0.7

m2时,可得人受到气流的力F1=ρS1v2=756

N由牛顿第二定律得F1-mg=ma1经过t1=1

s时x1==1.3

mv=a1t1=2.6

m/s123456789101112当受风面积为S2=0.2

m2时加速度向下可得F2=ρS2v2=216

N由牛顿第二定律得mg-F2=ma2解得a2=6.4

m/s2游客减速过程上升的距离解得x2≈