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- 2021-05-27 发布
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2020版高中物理 16.2 动量和动量定理知能巩固提升 新人教版选修3-5
【课堂训练】
1.(2020·衡水高二检测)下列关于动量的说法,正确的是( )
A.质量大的物体的动量一定大
B.质量和速率都相同的物体的动量一定相同
C.一个物体的速率改变,它的动量一定改变
D.一个物体的运动状态变化,它的动量一定改变
2.放在水平桌面上的物体质量为m,用一个大小为F的水平推力推它t秒,物体始终不动,那么t秒内,推力对物体的冲量大小是( )
A.F·t B.mg·t
C.0 D.无法计算
3.(2020·武威高二检测)竖直上抛一质量为m的小球,经t秒小球重新回到抛出点,若取向上为正方向,那么从抛出到重新回到抛出点的过程中,小球动量变化量为( )
A.-mgt B.mgt
C.0 D.-mgt/2
4.(2020·昆明高二检测)如图所示,铁块压着一张纸条放在水平桌面上,第一次以速度v 抽出纸条后,铁块落在水平地面上的P点,第二次以速度2v抽出纸条,则( )
A.铁块落地点在P点左边
B.铁块落地点在P点右边
C.第二次纸条与铁块的作用时间比第一次短
D.第二次纸条与铁块的作用时间比第一次长
5.羽毛球是速度较快的球类运动之一,运动员扣杀羽毛球的速度可达到
342 km/h,假设球飞来的速度为90 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回,设羽毛球的质量为5 g,试求:运动员击球过程中羽毛球的动量变化量.
【课后巩固】
6.(2020·临沂高二检测)关于物体的动量,下列说法正确的是( )
A.物体的动量越大,其惯性也越大
B.同一物体的动量越大,其速度一定越大
C.物体的加速度不变,其动量一定不变
D.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
7.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度图象如图所示.则物体在前10 s 内和后10 s内所受外力的冲量分别是( )
A.10 N·s,10 N·s B.10 N·s,-10 N·s
C.0,10 N·s D.0,-10 N·s
8.(2020·安庆高二检测)动量相等的甲、乙两车,刹车后沿水平路面滑行,若两车质量之比为,路面对两车的阻力相同,则两车的滑行时间之比
为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
9.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,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
10.某物体由静止开始做匀加速直线运动,经过时间t1后,在阻力作用下做匀减速直线运动,又经时间t2速度为零,若物体一直在同样的水平面上运动,则加速阶段的牵引力与阻力大小之比为( )
A.t2∶t1 B.(t1+t2)∶t1
C.(t1+t2)∶t2 D.t2∶(t1+t2)
11.(2020·漳州高二检测)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)若此人系有安全带,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?
12.将质量m=0.2 kg的小球以水平速度v0=3 m/s抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:
(1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量.
(2)抛出0.4 s时小球的动量.
(3)抛出后0.4 s内小球动量的变化量.
答案解析
1.【解析】选C、D.根据动量的定义,它是质量和速度的乘积,因此它由质量和速度共同决定,故A错误;又因为动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同,故B错误;一个物体的速率改变,则它的动量大小就一定改变,故C正确;物体的运动状态变化,则它的速度就一定发生了变化,它的动量也就发生了变化,故D正确.
2.【解析】选A.根据冲量的定义,冲量的大小是力与其作用时间的乘积,与重力无关,故A正确.
3.【解析】选A.由动量定理得-mgt=Δp,故A正确.
4.【解析】选A、C.以不同的速度抽出纸条时,铁块所受摩擦力相同,抽出纸条的速度越大,铁块与纸条相互作用的时间越短,故铁块获得的速度越小,铁块平抛的水平位移越小,所以选项A、C正确.
5.【解析】以羽毛球飞来的方向为正方向,则
p1=mv1=5×10-3×kg·m/s=0.125 kg·m/s.
p2=-mv2=-5×10-3×kg·m/s
=-0.475 kg·m/s
所以动量的变化量
Δp=p2-p1=-0.475 kg·m/s-0.125 kg·m/s
=-0.600 kg·m/s
即羽毛球的动量变化大小为0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反.
答案:0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反
6.【解析】选B、D.物体的动量越大,即质量与速度的乘积越大,惯性(质量)不一定越大,A项错误;对于同一物体,质量一定,所以动量越大,速度越大,B项正确;加速度不变,但速度可以变,如平抛运动的物体,C项错误;动量的方向始终与速度方向相同,D项正确.
7.【解析】选D.由图象可知,在前10 s内初末状态的动量相等,p1=p2=5 kg·m/s,
由动量定理知I1=0;在后10 s内p3=-5 kg·m/s,I2=p3-p2=-10 N·s,故选D.
8.【解析】选A.两车滑行时水平方向仅受阻力Ff作用,在这个力作用下使物体的动量发生变化.若规定以车行驶方向为正方向,由动量定理Ft=p2-p1得,-Fft=0-p,所以两车滑行时间,当p、Ff相同时,滑行时间t相同,选项A正确.
9.【解析】选C、D.设玻璃杯下落高度为h.它们从h高度落地瞬间的速度大小相等,都是,设玻璃杯的质量是m,则落地的瞬间动量的大小是m,A错;与水泥或草地接触一段时间后,最终都静止,动量的改变量是相等的,B错;同时,在此过程中,不难得出掉在水泥地上对应的时间要小于掉在草地上对应的时间,故C正确;根据动量定理,动量改变量相同时,作用时间短的冲击力大,D正确.
【变式备选】跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于( )
A.人跳在沙坑上的动量比跳在水泥地上小
B.人跳在沙坑上的动量变化量比跳在水泥地上小
C.人跳在沙坑上受到的冲量比跳在水泥地上小
D.人跳在沙坑上受到的冲力比跳在水泥地上小
【解析】选D.跳远时,落地前的速度约等于起跳时速度的大小,则初动量大小一定;落地后静止,末动量一定,所以,人接触地面过程的动量变化量Δp一定.因落在沙坑上的作用时间长,落在水泥地上的作用时间短,根据动量定理Ft=Δp知,人跳在沙坑上受到的冲力小,故D正确.
10.【解析】选B.设牵引力为F,阻力为Ff,整个运动过程对物体由动量定理得(F-Ff)t1-Fft2=0,解得,B正确.
11.【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
根据动量定理Ft=Δp=mv0
解得
(2)若人系有安全带,则
答案:(1)5.4×104 N (2)1.8×103 N
【总结提升】动量定理的应用范围及解题步骤
(1)动量定理的使用具有普遍性,不论物体的轨迹是直线还是曲线,是恒力还是变力,是单个物体还是物体系,不论是宏观还是微观,都是适用的.
(2)应用动量定理解题的基本步骤
①确定研究对象;
②进行受力分析,分析每个力的冲量;
③选定正方向,研究物体初末状态的动量;
④根据动量定理列方程求解.
12.【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)冲量、动量、动量的变化量都是矢量,求解结果必须说明方向.
(2)动量的变化量可以根据定义式求解,也可以根据动量定理求解.
【解析】(1)重力是恒力,0.4 s内重力对小球的冲量
I=mgt=0.2×10×0.4 N·s=0.8 N·s
方向竖直向下.
(2)0.4 s时的速度:
方向与水平方向的夹角为θ,
则tanθ=,θ=53°.
由此知小球速度方向与水平方向成53°角向下.
0.4 s时动量p′=mv′=0.2×5 kg·m/s=1 kg·m/s
方向与水平方向成53°角向下.
(3)方法一(用定义式求):
如图所示
Δp=p′-p
由矢量减法得Δp就是连接p′与p的线段的长度,由几何关系得
Δp=p′sin53°=0.2×5×kg·m/s=0.8 kg·m/s
方向竖直向下.
方法二(用动量定理求):
根据动量定理知,0.4 s内小球动量的变化量就是这0.4 s 内重力的冲量,
所以有Δp=mg·t=0.2×10×0.4 kg·m/s
=0.8 kg·m/s
方向与重力方向一致,竖直向下.
答案:(1)0.8 N·s,方向竖直向下
(2)1 kg·m/s,方向与水平方向成53°角斜向下
(3)0.8 kg·m/s,方向竖直向下
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