2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时作业训练
1.2 动量定理
一、单选题。本大题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.质量为1kg的物体做变速直线运动,它的速度-时间图像如图所示,则该物体在前10s内与后10s内两段时间,所受外力的冲量分别是( )
A.10false,10false B.10false,false
C.0,false D.0,10false
2.在一次“水火箭”比赛中,学生利用废弃的饮料瓶来制作箭体。发射时,先灌入三分之一的水,再用打气筒充入空气,到达一定的压力后发射升空。若某次实验中竖直向上发射瞬间加速度大小达到重力加速度大小的4倍,向下喷射的水流速度为3m/s,已知饮料瓶的容积为540mL,忽略饮料瓶的质量,水的密度为false,重力加速度取false,则发射瞬间后0.01s时间内喷射的水的质量为( )
A.0.09kg B.0.9kg C.0.03kg D.0.3kg
3.一物体在合外力F的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示,在t0和2t0时刻,物体的动能分别为Ek1、Ek2,动量分别为p1、p2,则( )
A.Ek2=8Ek1,p2=4p1 B.Ek2=3Ek1,p2=3p1
C.Ek2=9Ek1,p2=3p1 D.Ek2=3Ek1,p2=2p1
4.如图,从高处跳到低处时,为了安全,一般都要屈腿,这样做是为了( )
A.减小冲量
B.减小动量的变化量
C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲力
D.增大人对地面的压强,起到安全作用
5.如图所示,小明在演示惯性现象时,将一杯水放在桌边,杯下压一张纸条。若缓慢拉动纸条,发现杯子会滑落;当他快速拉动纸条时,发现杯子并没有滑落.对于这个实验,下列说法正确的是( )
A.缓慢拉动纸条时,摩擦力对杯子的冲量较小
B.快速拉动纸条时,摩擦力对杯子的冲量较大
C.缓慢拉动纸条,杯子获得的动量较大
D.快速拉动纸条,杯子获得的动量较大
6.质量为false的物体原来静止在粗糙均匀的水平面上,用水平恒力false对它作用时间false后撤去,再经过时间false它又停下来。物体与水平面间的动摩擦因数为( )
A.false B.false C.false D.false
7.一质量为4kg的物块从静止开始沿直线运动。false为其所受的合力,false随时间false变化的图线如图所示,下列说法正确的是( )
A.2s时物块的速率为4m/s
B.2s时物块的动量大小为false
C.4s时物块的动量大小为false
D.4s时物块的速度为零
8.一质量为60 kg的建筑工人不慎由静止从高空跌下,由于弹性安全带的保护,使他悬挂起来。已知弹性安全带从开始伸直到拉伸到最长的缓冲时间是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 N B.1 100 N C.600 N D.1 000 N
9.下面的说法错误的是( )
A.物体运动的方向就是它的动量的方向
B.如果物体的速度发生变化,则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零
C.如果合外力对物体的冲量不为零,则合外力一定使物体的动能增大
D.作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小
10.如图所示,质量为false的滑块放在水平面上O点,现给滑块一水平向右的初速度false,经过一段时间滑块与竖直的墙壁发生碰撞,已知碰前的速度大小为false、碰后的速度大小为false,O点与竖直墙壁的距离为false,滑块与竖直墙壁碰撞所用时间为false,重力加速度false。则下列说法正确的是( )
A.滑块与水平面之间的动摩擦因数为0.16
B.滑块与竖直墙壁碰撞过程中动量的变化量大小为false
C.碰撞过程中竖直墙壁对滑块的作用力大小为130 N
D.滑块从O点开始运动到最终停止所用的总时间为2.5 s
二、多选题。本大题共3小题,每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11.如图所示,两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下,到达斜面底端的过程中,下列说法正确的是( )
A.两个物体重力的冲量大小相等
B.两个物体合力的冲量大小相等
C.刚到达底端时两个物体的动量相同
D.到达斜面底端时两个物体的动能相等
12.“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是( )
A.绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小
B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能先增大后减小
C.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大
D.人在最低点时,绳对人的拉力大于人所受的重力
13.如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0~4s内其合外力随时间变化的关系图线为正弦曲线,下列表述正确的是( )
A.0~2s内合外力的冲量一直增大 B.0~4s内合外力的冲量为零
C.2s末物体的动量方向发生变化 D.0~4s内物体动量的方向一直不变
三、填空题。本大题共4小题。
14.质量为false的物体以初速度false开始做平抛运动,经过时间false,下降的高度为false,速率变为false,重力加速度为false,在这段时间内物体动量变化量的大小为___________
15.质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞前后的动量变化为______kg·m/s.若小球与地面的作用时间为0.2s,则小球受到地面的平均作用力大小为______N(取g =10m/s2).
16.质量一定的某物体放在光滑水平面上,false时刻处于静止状态,若对该物体分别施加水平外力false和false,false和false的正方向均如图甲所示,false和false的大小随时间变化的关系如图乙所示,则false________false时刻,物体的速度达到最大;false________false时刻,物体的速度为零。
17.一人做“蹦极”运动,用原长false的橡皮绳拴住身体往下跃,若此人质量为false,从false高处由静止下落,至运动停止瞬间所用时间为false,则橡皮绳对人的平均作用力约为________。(false取false)
四、解答题。本大题共3小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
18.一高空作业的工人质量为60kg,系一条长为L=5m的安全带,若工人由静止不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1s(工人最终静止悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g取10m/s2,忽略空气阻力的影响)
19.如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计。可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg。现对A施加一个水平向右的恒力F=10N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s。求:
(1)A开始运动时加速度a的大小;
(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小。
20.一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示,物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止,g取10m/s2。
(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;
(2)若碰撞时间为0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;
(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。
参考答案
1.C
【解析】由图可知0s、10s、20s时的速度分别为
false,false,false
由动量定理
false
可知,前10s内和后10s内所受外力的冲量分别为:0,false
故选C。
2.C
【解析】设发射瞬间喷出的气体对饮料瓶的作用力为false,由牛顿第二定律
false
其中
false
代入数据解得
false
再由动量定理
false
可得
false
代入数据解得
false
故C正确,ABD错误。
故选C。
3.C
【解析】根据动量定理得0~t0内
F0t0=mv1
t0~2t0内
2F0t0=mv2-mv1
联立解得v1∶v2=1∶3,由p=mv得p2=3p1;
由Ek=falsemv2得
Ek1=false
Ek2=false
联立解得Ek2=9Ek1,C正确。
故选C。
4.C
【解析】人在和地面接触时,人的速度减为零,由动量定理可知
(F-mg)t=Δp
而屈腿可以增加人着地的时间,从而减小受到地面的冲击力,所以C正确;ABD错误;
故选C。
5.C
【解析】AB.快速拉动纸条时,纸条与杯子作用时间短,摩擦力对杯子的冲量较小,缓慢拉动纸条时,纸条与杯子作用时间长,摩擦力对杯子的冲量较大,故AB错误;
CD.由动量定理可知,缓慢拉动纸条,杯子获得的动量较大,快速拉动纸条,杯子获得的动量较小,故C正确,D错误。
故选C。
6.A
【解析】全程法,利用动量定理可得
false
解得
false
所以A正确;BCD错误;
故选A。
7.C
【解析】A.false图像与坐标轴围成的面积为物体所受力的冲量,由动量定理可知
false
解得false时物块的速率为
false
A错误;
B.false时物块的动量大小为
false
B错误;
CD.根据动量定理可得
false
其中
false
false
解得false时物块的速度
false
则false时物块的动量大小为
false
C正确D错误。
故选C。
8.D
【解析】设建筑工人下落5 m时速度为v,则
v=false=false m/s=10 m/s
设安全带所受平均冲力大小为F,则由动量定理得
(mg-F)t=-mv
所以
F=mg+false=60×10 N+falseN=1000 N
所以D正确;ABC错误;
故选D。
9.C
【解析】A.动量是矢量,其方向即为速度方向,A正确;
B.速度发生变化,则动量发生变化,根据动量定理可以知道,合外力的冲量不为零,B正确;
CD.如果合外力对物体的冲量不为零,物体的动量一定发生变化,当然可能只有动量的方向发生变化,大小可能不变,如匀速圆周运动,因此动能可能不变,C错误,D正确。
故错误的选C。
10.C
【解析】A.滑块从O点开始运动到与墙壁碰撞的过程中,对滑块由动能定理得
false
代入数据可解得
false
故A错误;
B.取碰后的速度方向为正方向,则碰撞的过程中动量的变化量为
false
代入数据得
false
故B错误;
C.由动量定理得
false
代入数据解得
false
故C正确;
D.碰前由动量定理得
false
代入数据解得
false
碰后由动量定理得
false
代入数据解得
false
则全程所用的时间为
false
故D错误。
故选C。
11.BD
【解析】A.设斜面倾角为θ,物体下滑的加速度
false
根据
false
得
false
知运动的时间不等,根据
false
则两个物体重力的冲量大小不等,故A错误;
CD.根据动能定理
false
知到达底端时两个物体的动能相等,两物体速度大小相等,但是速度方向不同,所以到达底端时的动量不同,故C错误,D正确;
B.因为初动量都为零,末状态动量大小相等,根据动量定理知,合力的冲量大小相等,故B正确。
故选BD。
12.ABD
【解析】从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,人先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,加速度等于零时,速度最大,故人的动量和动能都是先增大后减小,加速度等于零时(即绳对人的拉力等于人所受的重力时)速度最大,动量和动能最大,在最低点时人具有向上的加速度,绳对人的拉力大于人所受的重力.绳的拉力方向始终向上与运动方向相反,故绳对人的冲量方向始终向上,绳对人的拉力始终做负功.故选项ABD正确,选项C错误。
故选ABD。
13.ABD
【解析】A.根据F-t图象中图线与t轴围成的面积表示冲量,可知在0~2s内合外力的冲量一直增大,A正确;
B.由图像可知,0~4s内合外力的冲量为零,B正确;
CD.2s末冲量方向发生变化,物体的动量开始减小,但方向不发生变化,0~4s内物体动量的方向一直不变,C错误,D正确。
故选ABD。
14.false或false或false或false
【解析】根据动量定理得,合力的冲量等于动量的变化量,所以在这段时间内物体动量变化量的大小为
false
又因为物体做平抛运动,在竖直方向上则有
false
可得
false
所以有
false
末位置的动量为false,初位置的动量为false,根据三角形定则,知动量的变化量的大小为
false
15.2 12
【解析】[1]取竖直向上为正方向
?p = 0.2×4-(-0.2×6)kg·m/s =2 kg·m/s
[2]根据动量定理
(F-mg)t =?p
得
F=false+ mg =12N
16.6 12
【解析】[1]false和false随时间变化的函数为
false
false
二力大小相等,方向相反时速度最大
9-3t=-(-3+2t )
解得
t=6s
[2]当物体速度为零时,两力的冲量和为零,即要求二图象与x轴所围面积相等,则
t'=2t=12s
17.false
【解析】人先做自由落体运动,由
false
自由下落的时间
false
绳的拉力作用时间为
false
全程应用动量定理有
false
解得平均作用力
false
18.1200N,方向竖直向下
【解析】设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1,由自由落体运动规律可得
false
经缓冲时间t=1s后速度变为0,取竖直向下为正方向,对工人由动量定理可得
false
联立解得
F=1200N
由牛顿第三定律可知,工人对安全带的平均冲力大小为1200N,方向竖直向下。
19.(1)2.5m/s2;(2)1m/s
【解析】(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律有
F=mAa
代入数据解得
a=2.5m/s2.
(2)对A、B碰撞后共同运动t=0.6s的过程,由动量定理得
Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v
代入数据解得
v=1m/s
20.(1)0.32;(2)130N;(3)9J
【解析】(1)由动能定理,有
false
代入数据可得
μ=0.32
(2)由动量定理,有
FΔt=mv′-(-mv)
代入数据可得
F=130N
(3)由动能定理,有
false
代入数据可得
W=9J