第一章动量守恒定律第二节动量定理课后练习A2021_2022学年高二物理上学期(人教版2019选择性必修第一册)
练习
一、单选题,共10小题
1.玻璃杯从同一高度自由落下,掉在水泥地板上易破碎,而掉在草地上不易破碎,这是由于玻璃杯( )
A.刚接触草地时的动量较小
B.刚接触草地时的动量较大
C.与草地碰撞过程中的动量变化较慢
D.与草地碰撞过程中的动量变化较快
2.一质量的皮球从高处自由下落,与地面相碰后反弹的最大高度。不计空气阻力,当地的重力加速度,则皮球与地面相互作用过程中,皮球所受到的合外力的冲量为( )
A.,方向竖直向上
B.,方向竖直向上
C.,方向竖直向下
D.,方向竖直向下
3.如图所示,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,一匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。两根平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直并接触良好,每根金属杆的电阻固定不变。在时刻,两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行的恒力作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。经过一段时间,两金属杆都获得一定的速度。在此段时间内,下列说法正确的是( )
A.恒力的冲量等于甲的动量增量
B.恒力所做的功等于甲的动能增量
C.甲所受的安培力对甲的冲量等于甲的动量增量
D.乙所受的安培力对乙的冲量等于乙的动量增量
4.我国东风—17高超音速战略导弹的射程可达几千公里,具备高超音速突防能力,可借助空前的机动能力实现蛇形机动,规避拦截。已知东风—17导弹的质量为m,在一次试射机动变轨过程中,导弹正在大气层边缘向东水平高速飞行,速度大小为9马赫(1马赫就是一倍音速,设1马赫为v),突然蛇形机动变轨,转成水平向东偏下角飞行,速度大小为15马赫。取,此次机动变轨过程中,合力对导弹的冲量( )
A.大小为,方向竖直向上
B.大小为,方向竖直向下
C.大小为,方向竖直向上
D.大小为,方向竖直向下
5.下列说法中正确的是( )
A.根据F=可把牛顿第二定律表述为:物体动量的变化率等于它受的合外力
B.力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量,它反映了力的作用对时间的累积效应,是一个标量
C.动量定理的物理实质与牛顿第二定律是不同的
D.玻璃杯掉在水泥地上易碎,是因为受到的冲量太大
6.如图所示,一质量为的小物块以速度大小沿光滑水平地面向右运动,与右方一竖直墙壁碰撞后,以速度大小反向向左运动。则下列说法正确的是( )
A.墙壁对物体的冲量大小为
B.墙壁对物体做的功为
C.墙壁对物体的冲量大小为
D.墙壁对物体做的功为
7.沿水平向右为轴正方向,竖直向上为轴正方向,建立平面直角坐标系。在竖直平面内,由A点抛出一个物体,、和是该物体运动轨迹上的三点,如图所示,其中为常数。空气阻力不计。下列说法正确的是( )
A.从A到和从到,重力对物体的冲量相同
B.从A到和从到,重力对物体做的功相同
C.从A到和从到,重力对物体做功的功率相同
D.从A到和从到,物体的动量增量相同
8.质量相同的甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其速度随时间变化图像如图所示。若两车行驶过程中所受阻力大小相同,则在时间内甲、乙两车牵引力的冲量、,牵引力的功率、,通过的位移、,以及在时间内任意时刻的加速度、的大小关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
9.如图所示,质量为m的小球,固定在轻杆上,绕过O点的转轴在竖直面内沿顺时针方向做匀速圆周运动,A、B是圆周上与圆心O等高的两点。若小球运动的速度大小为v,轨道半径为R,且(g为重力加速度),则小球从A点运动到B点过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球所受重力的冲量为0
B.小球所受向心力的冲量为
C.小球所受合力的冲量大小为
D.轻杆对小球作用力的冲量大小为
10.将质量为0.5
kg的小球以20
m/s的初速度竖直向上抛出,不计空气阻力,g取10
m/s2,以下判断正确的是( )
A.小球从被抛出至到达最高点受到的冲量大小为10
N·s
B.小球从被抛出至落回出发点动量的变化量大小为零
C.小球从被抛出至落回出发点受到的冲量大小为10
N·s
D.小球从被抛出至落回出发点动量的变化量大小为10
N·s
二、多选题,共5小题
11.如图所示,某同学在做定点投篮练习,某次投出一个空心球(投篮时球没有碰到篮筐,直接入网),篮球出手点离地面的高度为2.25m,与篮筐中心点的水平距离为4m,篮球在空中离地面的最大高度为3.5m,篮筐离地的高度为3.05m,篮球的质量为0.6kg,重力加速度,忽略空气阻力,篮球可视为质点,下列说法正确的是( )
A.篮球在空中运动过程中的最小速度为5m/s
B.篮球出手时的速度方向与水平方向的夹角为60°
C.从篮球出手到落人篮筐的过程,篮球动量的变化量大小为4.8kg·m/s
D.从篮球出手到落人篮筐的过程,篮球克服重力做的功为4.8J
12.在竖直平面内,由A点斜射出一个小球,、和是小球运动轨迹上的三点,如图所示,其中为常数。空气阻力忽略不计。下列说法正确的是( )
A.小球在A点的动量大小和其在点的动量大小相同
B.从A到和从到,重力对小球的冲量相同
C.从到和从到,重力对小球做的功相同
D.从A到和从到,重力对小球做功的功率相同
13.一质量为m的小球从离地面上方高度为h处由静止释放,碰到地面后又以碰地前的原速率竖直向上弹起,然后上升至离地面高度为处时速度减为零,以上整个过程中小球运动的速度随时间变化的关系如图所示。若小球在空中运动过程中受到的空气阻力与其运动速率成正比,重力加速度大小为g,则下列说法中正确的是( )
A.在时间内,小球的平均速度大于
B.在时间内,小球克服阻力做功为
C.小球在时间内重力的冲量大于在时间内重力的冲量
D.小球在时间内阻力的冲量大小是时间内阻力冲量大小的3倍
14.人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为,从离人眼约的高度无初速掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间约为,取重力加速度;下列分析正确的是( )
A.手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为
B.手机对眼睛的冲量大小约为
C.手机对眼睛的冲量方向竖直向上
D.手机对眼睛的作用力大小约为
15.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为的运动员(可看作质点),从水平网面上方某一高处自由下落,着网前瞬间的速度大小为,然后以速度大小竖直向上离开水平网面蹦回到上方另一高处。已知运动员与网接触的时间为。重力加速度大小为。若在这段时间内,把网对运动员的作用力当作恒力处理,在此过程中( )
A.网对运动员作用力大小为
B.网对运动员冲量大小为
C.网对运动员做的功为
D.网对运动员做功的功率为
三、填空题,共3小题
16.质量的滑块从倾角为37°、长5m的斜面以速度匀速由顶端下滑到底端,物体下滑过程中,重力的冲量大小是______,方向______;合外力的冲量是______。(取)
17.航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离化(即电离出正离子)。正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口唢出,从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力,已知单个正离子的质量为m、电荷量为q,正、负棚板间加速电压为U,单位时间从唢口喷出的正离子个数为n,忽略离子间的相互作用力及进入栅板时的初速度。则单个正离子经正、负栅板间的电场加速后,获得的动能Ek=___________,该航天器获得的平均反冲力F=___________。
18.恒力F作用在质量为2m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,物体没有被拉动,则经时间t,拉力F对物体的冲量大小是_______;摩擦力对物体的冲量大小是_______;
四、解答题,共2小题
19.如图所示,半径为R的光滑圆弧轨道AB(圆心为O)与上表面粗糙的足够长水平滑板BC相连并相切于B点。轨道放置在光滑水平面上,左侧恰好与竖直墙面接触,一质量为m的小滑块(视为质点)从光滑圆弧轨道的最高点A由静止释放,重力加速度大小为g,求:
(1)整个过程中竖直墙面对轨道的冲量大小I;
(2)小滑块在下滑的过程中对轨道的最大压力Fm。
20.一个质量为60kg的蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s,g取10m/s2。
(1)求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量;
(2)求网对运动员的平均作用力大小;
(3)求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量。
试卷第2页,共2页
参考答案
1.C
【详解】
AB.杯子从同一高度下落,故到达地面的速度相等,着地时的动量一定相等,A、B错误;
CD.杯子与地面接触后速度减为零,故动量的变化相等,由于掉在落在草地上的作用时间比落在水泥地上的时间长,因此与草地接触过程的动量变化慢,C正确,D错误;
故选C。
2.B
【详解】
皮球落地速度
解得
皮球反弹的速度
解得
以向下为正方向,则皮球动量的变化
方向竖直向上
由动量定理可知
即大小,方向竖直向上
故选B。
3.D
【详解】
AC.甲受到的安培力和恒力F的合力对甲的冲量,等于甲动量的增量,故AC错误;
B.恒力F所做的功等于甲、乙的动能增量以及产生的焦耳热,故B错误;
D.乙在水平方向上仅受到安培力作用,则乙所受的安培力对乙的冲量等于乙的动量增量,故D正确。
故选D。
4.D
【详解】
本题考查动量定理,目的是考查学生的推理能力。根据数学知识.导弹此次变轨过程中的速度变化量大小、方向竖直向下.根据动量定理.该过程中合力对导弹的冲量大小
方向竖直向下。
故选D。
5.A
【详解】
A.根据动量定理得
解得
即物体动量的变化率等于合外力,故A正确;
B.力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量,它反映了力的作用对时间的累积效应,是矢量,故B错误;
C.动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的,但有时用起来更方便。故C错误;
D.玻璃杯掉在水泥地上易碎,是因为玻璃杯与地面作用时间短,受到的冲击力太大。故D错误。
故选A。
6.C
【详解】
AC.根据动量定理,选反弹速度为正方向
故A错误,C正确;
BD.墙壁对球的作用力的位移为零,可知墙壁对球做功为零,故BD错误。
故选C。
7.B
【详解】
AD.从A到的时间大于从到的时间,根据
I=mgt
可知,重力对物体的冲量不相同,根据动量定理可知,物体的动量增量不相同,AD错误;
B.从A到和从到,物体下落的竖直高度相同,根据
W=mgh
可知,重力对物体做的功相同,B正确;
C.根据
可知,从A到和从到,重力对物体做功相同,但是时间不同,则重力的功率不相同,C错误;
故选B。
8.C
【详解】
A.根据速度时间图像与时间轴所围的“面积”大小表示位移,由图像可知,0-t0时间内,甲车的位移大于乙车的位移,A错误;
B.速度时间图像的斜率表示加速度,可知0-t0内,甲车的加速度逐渐减小,先大于乙车的加速度,后小于乙车的加速度,则必有某一时刻甲乙两车的加速度相同,B错误;
C.质量相同的甲、乙两车,在行驶过程中所受到的阻力大小相同,在t=t0时刻,两车的速度相同(设为v0),在0~t0时间内,甲、乙两车所受牵引力的冲量大小分别为:I1、I2对甲、乙两车,由动量定理得
解得
C正确;
D.设在0~t0时间内,甲、乙两车所受牵引力做的功分别为:W1、W2,对甲、乙两车,由动能定理得
由于
可得
根据
时间相等,功率不同,D错误。
故选C。
9.C
【详解】
A.根据冲量公式
得,重力的冲量为
又
从A到B路程为,则
则
故A错误:
B.由题可知,以速度向上为负小球所受合力等于小球所需向心力,又根据
得
故B错误;
C.由B选项可知,小球所受合力等于小球所需向心力,故C正确;
D.由A可知,重力的冲量为,合力的冲量为,由题设条件可知
所以轻杆的作用力是对小球的拉力,因此则轻杆对小球作用力的冲量大小为
故D错误。
故选C。
10.A
【详解】
A.选抛出到最高点为研究过程,取向上为正,运用动量定理有
代入数据求得小球受到的冲量为10N S,故A正确;
B.竖直上抛和自由落体互为逆过程,因此小球返回出发点时的速度大小为20m/s,选抛出到落回出发点为研究过程,取向上为正,动量的改变量有
20N s
故B错误;
CD.由B项知,△p=20N s,结合动量定理有
I=△p=20N s
故CD错误。
故选A。
11.ACD
【详解】
A.篮球运动到最高点时速度方向水平,整个斜抛运动可看作是从最高点到投出点平抛运动的逆过程和从最高点到落入篮筐的平抛运动,竖直分运动为自由落体运动,从最高点到投出点运动的时间
从最高点到落入篮筐经历的时间
水平分运动
可得篮球在最高点时的速度
A项正确;
B.篮球投出时的竖直分速度
可知篮球出手时的速度方向与水平方向的夹角为45°,B项错误;
C.根据动量定理得
可得从篮球出手到落入篮筐的过程篮球动量的变化量大小为4.8kg·m/s,C项正确;
D.该过程篮球克服重力做的
D项正确。
故选ACD。
12.AB
【详解】
A.小球从A点到C点,合外力即重力做功为零,故在A点与C点小球的速度大小相等,小球在A点的动量大小和其在点的动量大小相同,故A正确;
B.在x轴方向上小球做匀速直线运动,又小球从A到B、B到C和C到D三段过程在x轴方向上的位移相等,则经历的时间也相等,设为tAB=tBC=tCD=T。根据I=Ft得从A到B和从B到C,重力对粒子的冲量相同,故B正确;
C.从B到C和从C到D,竖直方向的距离不等,重力对小球做的功不等,故C错误;
D.由于从A到D和从C到D沿竖直方向上距离相等,则根据W=Fy得从A到D和从C到D,重力对小球做功相等,由于tAD>tCD,所以从A到D和从C到D,重力对小球做功的功率不同,故D错误。
故选AB。
13.ABC
【详解】
A.在时间内,若小球做匀加速直线运动,末速度为,据匀变速直线运动推论可知平均速度为,而实际上小球做加速度减小的加速运动,相同时间内位移比匀加速直线运动大,故实际平均速度大于,A正确;
B.在时间内,据动能定理可得
解得小球克服阻力做功为
B正确;
C.重力的冲量为
由题意可知,上升时间大于下降时间,故小球在时间内重力的冲量大于在时间内重力的冲量,C正确;
D.由题意可知,阻力为
由于小球做非匀变速直线运动,两段时间的阻力具体值无法确定,且、的具体关系未知,故无法确定小球在时间内阻力的冲量和时间内阻力的冲量间的具体大小关系,D错误。
故选ABC。
14.BD
【详解】
A.根据根据自由落体得手机掉落到人眼睛位置时的速度为
手机与眼睛作用后手机的速度变为0,选取向下为正方向,所以手机与眼睛作用过程中动量变化为
故A错误;
B.手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力,取选取向下为正方向,对手机由动量动量得
代入数据得
负号表示方向竖直向下,根据力的作用是相互的,所以手机对眼睛的冲量大小约为0.48N.s,故B正确;
C.因为手机对眼睛的力的方向是竖直向下,所以手机对眼睛的冲量方向竖直向下,故C错误;
D.根据冲量定义得手机对眼睛的作用力大小约为
故D正确。
故选BD。
15.AB
【详解】
A.规定向上为正方向,则由动量定理
解得
A正确;
B.网对运动员冲量大小为
B正确;
CD.网对运动员的作用力当作恒力处理,则此过程中,此恒力的位移为零,即网对运动员做的功为0,网对运动员做功的功率为0,CD错误。
故选AB。
16.
竖直向下
零
【详解】
[1][2]物体下滑的时间
则重力冲量大小
方向竖直向下;
[3]根据动量定理,物体匀速下滑,则动量变化为零,合外力的冲量为零。
17.qU
【详解】
[1]单个正离子经正、负栅板间的电场加速后,获得的动能
Ek=qU
[2]根据动量定理
其中
解得该航天器获得的平均反冲力
18.Ft
Ftcosθ
【详解】
[1]拉力F对物体的冲量
IF=Ft
[2]根据平衡条件可知,物体受到的摩擦力
f=Fcosθ
故摩擦力的冲量
If=Ftcosθ
19.(1);(2)
【详解】
(1)小滑块下滑到B点的过程中机械能守恒,有
对小滑块和轨道组成的系统,在水平方向由动量定理得
解得
(2)分析可知,小滑块下滑的过程中到达圆弧轨道最低点B前的瞬间对轨道的压力最大,对小滑块受力分析可得
由牛顿第三定律可知
解得
20.(1);(2);(3),方向向下,,方向向上
【详解】
(1)向下接触网面的速度为
向上离开网面的速度为
向上为正,动量的变化量为
解得
(2)网对运动员的平均作用力,根据动量定理
解得
(3)向下接触网面的时间
解得
向上运动到最高的时间
解得
重力的冲量
方向向下,弹力的冲量
方向向上。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页