第一章动量守恒定律第二节动量定理同步练习2021_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.从同样高度自由落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎。关于此现象分析正确的是( )
A.玻璃杯掉在草地上时动量小
B.玻璃杯掉在草地上动量的改变量小
C.草地对玻璃杯的冲量小
D.玻璃杯掉在草地上动量变化率小
2.北京时间2020年9月20日23时,“天问一号”探测器远离地球处于太空,在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,“天问一号”探测器4台推力均为120N的发动机同时点火向同方向喷气,工作20s顺利完成第二次轨道中途修正。工作期间推力视为恒力且忽略“天问号”所受万有引力,此过程中“天问一号”的( )
A.动量变化量为
B.动能变化量为9600J
C.动量变化量为
D.动能变化量为2400J
3.如图所示,学生练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm,被竖直顶起,离开头部后上升的最大高度仍为20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s,足球的质量为0.4kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.头部对足球的平均作用力为足球重力的8倍
B.下落到与头部刚接触时,足球动量大小为1.6kg·m/s
C.与头部作用过程中,足球动量变化量大小为1.6kg·m/s
D.从最高点下落至重新回到最高点的过程中,足球重力的冲量为0
4.下列运动过程中,在任意相等时间内物体的动量变化量不相等的是( )
A.匀速圆周运动
B.竖直上抛运动
C.匀变速曲线运动
D.匀加速直线运动
5.跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全(如图),这是由于( )
A.人跳在沙坑的动量大小等于跳在水泥地上的动量大小
B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小
C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小
D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上大
6.下列说法正确的是( )
A.冲量的方向与动量的方向一致
B.冲量是物体动量变化的原因
C.物体受力越大,其动量变化越大
D.冲量越大,动量也越大
7.为估算雨水对伞面产生的平均撞击力,小明在大雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得10分钟内杯中水位上升了60mm,当时雨滴竖直下落速度约为。设雨滴撞击伞面后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为,伞面的面积约为,据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力约为( )
A.
B.
C.10N
D.15N
8.如图所示,小朋友在荡秋千时,小朋友可视为质点,她自内侧最高点a运动到外侧最高点过程中,忽略空气阻力,秋千对小朋友作用力的冲量方向为( )
A.竖直向上
B.竖直向下
C.a指向方向
D.指向a方向
9.如图所示,从倾角为的斜面顶端以初速水平抛出一个质量为m的乒乓球(可视为质点),不计空气阻力。斜面上涂有强力胶,球落到斜面上被粘住静止,球被粘住的过程时间为t,乒乓球被粘住的过程中不计重力。则乒乓球在被粘住的过程中,受到的平均作用力为( )
A.
B.
C.
D.
10.质量为m=0.5kg的物块静止在粗糙水平面上,0时刻起受到一个水平向右的拉力F的作用,拉力F和摩擦力f的大小随时间变化的规律如图所示,g=10m/s2,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法错误的是( )
A.物块与水平面间的动摩擦因数为0.2
B.前3s拉力的冲量大小为6.5N·s
C.前3s拉力做的功为24J
D.前2s的平均速度为2m/s
二、多选题,共5小题
11.一冲九霄,问鼎苍穹。2021年4月29日,长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱发射升空,标志着我国空间站建造进入全面实施阶段。下列关于火箭的描述正确的是( )
A.增加单位时间的燃气喷射量可以增大火箭的推力
B.增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增大火箭的推力
C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速
D.火箭发射时获得的推力来自于喷出的燃气与发射台之间的相互作用
12.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如人原地起跳时,总是身体弯曲,略下蹲,再猛然蹬地,身体打开,同时获得向上的初速度,双脚离开地面。从开始蹬地到双脚离开地面的整个过程中,下列分析正确的是( )
A.地面对人的支持力始终等于重力
B.地面对人的支持力的冲量大于重力的冲量
C.人原地起跳过程中获得的动能来自于地面
D.人原地起跳过程中获得的动能来自于人做功
13.玻璃杯从同一高度落下,落在水泥地面上比落在地毯上容易碎,关于玻璃杯与地面撞击的说法中正确的是( )
A.玻璃杯落在水泥地上时的动量较大
B.玻璃杯落在水泥地上的过程动量变化量较大
C.玻璃杯落在水泥地面上和落在地毯上所受合力的冲量一样大
D.玻璃杯落在水泥地上所受冲力较大
14.质量为的物块静止在水平地面上。作用在物块上水平向右的力随时间的变化如图所示,已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度取,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则内( )
A.水平力做的功为
B.物块的动能变化量为
C.水平力的冲量大小为
D.物块动量的变化量大小为
15.水平桌面上,一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,物体通过的路程等于时,速度的大小为,此时撤去F,物体继续滑行的路程后停止运动,重力加速度大小为g,则( )
A.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍
B.在此过程中F所做的功为
C.物体与桌面间的动摩擦因数等于
D.在此过中F的冲量大小等于
三、填空题,共3小题
16.冲量
(1)定义:力与___________的乘积。
(2)定义式:I=___________。
(3)物理意义:冲量是反映力的作用对时间的___________的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大。
(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是___________,符号为N·s。
(5)矢量性:如果力的方向恒定,则冲量的方向与力的方向___________;如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。
17.动量定理
(1)内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的___________。
(2)表达式:I=p′-p或F(t′-t)=___________。
18.判断下列说法的正误。
(1)动量相同的物体,运动方向一定相同。___________
(2)一个物体(质量不变)的动量改变,它的动能一定改变。___________
(3)一个物体(质量不变)的动能改变,它的动量一定改变。___________
(4)若物体在一段时间内动量发生了变化,则物体在这段时间内受到的合外力一定不为零。___________
(5)某人跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于人跳到沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小。___________
四、解答题,共2小题
19.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流、气流等流体问题时,经常会选取流体中的一小段来进行研究,通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。水刀应用高压水流切割技术,相比于激光切割有切割材料范围广、效率高、安全环保等优势。如图,某型号水刀工作过程中,将水从面积S=0.1
mm2的细喷嘴高速喷出,直接打在被切割材料表面,从而产生极大压强,实现切割,已知该水刀每分钟用水600
g,水的密度为ρ=1.0×103
kg/m3。
(1)求从喷嘴喷出水的流速v的大小;
(2)高速水流垂直打在材料表面上后,水速几乎减为0,求水对材料表面的压强p。
20.工人经常利用传送带将货物从高处运送到低处。如图所示,长度、倾角、上表面平直的传送带以恒定速率逆时针运行,货物与传送带间的动摩擦因数,传送带下端与一倾角为的斜面平滑连接,货物与斜面间的动摩擦因数。现将一质量的货物(体积可以忽略)轻放在传送带的上端,货物沿传送带和斜面运动至斜面底端时速度大小为。取,,求:
(1)货物与传送带达到共同速度之前货物经过的位移大小;
(2)斜面的长度(结果保留两位有效数字);
(3)货物在传送带上运动的过程中,系统产生的总热量Q。
试卷第2页,共2页
参考答案
1.D
【详解】
ABC.杯子从同一高度落下,故到达地面时的速度一定相等,故着地时动量相等;与地面接触后速度减小为零,故动量的变化相同,由动量定理可知
I=ΔP
可知,冲量也相等,故ABC错误;
D.但由于在草地上,由于草地的缓冲使接触时间变长,由
I=Ft=ΔP
可知,杯子受到的作用力较小,即玻璃杯掉在草地上动量变化率小,故D正确。
故选D。
2.A
【详解】
AC.由题意可知,四台发动机同时工作,其推力的合力为
F=4×120N=480N
工作20秒“天问一号”探测器获得冲量
由动量定理
A正确,C错误;
BD.由题设的条件中,只给出了推力和时间,没有给出推力作用的位移,不能求出合外力的功,所以不能求出动能的变化量,BD错误。
故选A。
3.C
【详解】
A.足球从静止开始下落h=20cm后,其速度满足
解得
v=2m/s
头部与足球作用过程有
解得头部对足球的平均作用力
故A错误;
B.下落到与头部刚接触时,足球动量大小为
故B错误;
C.与头部作用过程中,足球动量变化量大小为
Δp=2mv=1.6kg·m/s
故C正确;
D.从最高点下落至重新回到最高点的过程中,足球重力的冲量等于重力与时间的乘积,则可知足球重力的冲量不为0,故D错误。
故选C。
4.A
【详解】
A.动量变化量是矢量,匀速圆周运动动量变化量方向时刻在变化,在相等时间内动量变化量不相同,故A正确;
B.根据动量定理
Ft=△P
F是合力,竖直上抛运动物体的合力是重力,恒力,相等时间内其冲量不变,动量变化量相同,故B错误;
C.任意的匀变速曲线运动都受到恒力作用,故任何相等的时间内,物体受到的冲量相等,故动量变化相等,故C错误;
D.根据动量定理
Ft=△P
F是合力,匀加速直线运动物体的合力是恒力,相等时间内其冲量不变,动量变化量相同,故D错误。
故选A。
5.A
【详解】
A.人跳在沙坑的动量大小等于跳在水泥地上的动量大小,因为人质量与速度的大小一样,所以动量大小相等,则A正确;
B.人跳在沙坑的动量变化等于跳在水泥地上,因为初动量相等,末动量为0,所以动量的变化量大小相等,则B错误;
C.根据动量定理
人跳在沙坑受到的冲量与跳在水泥地上的冲量大小相等,所以C错误;
D.根据动量定理
人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小,所以D错误;
故选A。
6.B
【详解】
ABD.根据动量定理可知,冲量是物体动量变化的原因,冲量和动量没有必然的联系,冲量的方向与动量的方向不一定一致,冲量越大,动量也不一定越大,故AD错误,B正确;
C.根据动量定理
FΔt=mΔv
物体受力越大,其动量变化不一定越大,还和受力的时间有关,故C错误。
故选B。
7.B
【详解】
1s内撞击伞面的雨水的质量为
对1s内撞击伞面的雨水,以向上为正方向,根据动量定理
解得,平均撞击力:
故选B。
8.A
【详解】
小朋友初始动量和末动量均为零,根据动量定理,合力的冲量为零,所以秋千对小朋友作用力的冲量与重力冲量等大反向。
故选A。
9.C
【详解】
由于平抛运动在水平方向上做匀速运动,因此落到斜面时的水平分速度仍与初速度相同,即
根据速度夹角正切与位移夹角正切的关系可得
即
合速度
根据动量定理
可得
故选C。
10.D
【详解】
A.由图可知,滑动摩擦力大小为1N,由
可得
故A正确;
B.前3s内拉力的冲量
IF=
N·s
故B正确;
C.前3s物体的加速度为
m/s2
发生的位移为
其中t=2s,则
x=8m
所以拉力的功为
W=F·x=24J
故C正确;
D.前2s物体发生的位移为2m,故平均速度为1m/s,故D错误。
本题选错误项,故选D。
11.AB
【详解】
A.增加单位时间的燃气喷射量,即增加单位时间喷射气体的质量,根据
可知可以增大火箭的推力,故A正确;
B.当增大燃气相对于火箭的喷射速度时,根据
可知可以增大火箭的推力,故B正确;
C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时,此时火箭有速度,所以相对于火箭的速度不为零,火箭仍然受推力作用,仍然要加速,故C错误;
D.燃气被喷出的瞬间,燃气对火箭的反作用力作用在火箭上,使火箭获得推力,故D错误。
故选AB。
12.BD
【详解】
A.蹬地加速过程,人有向上的加速度,地面对人的支持力大于重力,故A错误;
B.因为人获得了向上的初速度,根据
可知地面对人的支持力的冲量大于重力的冲量,故B正确;
CD.人原地起跳过程中支持力作用点没有位移,支持力不做功,获得的动能来自于人体本身做功,故C错误,D正确。
故选BD。
13.CD
【详解】
玻璃杯从同一高度落下,落在水泥地面上或落在地毯上时,速度是相同的,则动量的变化量相同,根据动量定理可知
所受合外力的冲量相同,但是落在水泥地上时作用时间较短,则动量的变化率较大,根据
所受的冲力较大,则落在水泥地上容易碎。
故选CD。
14.BC
【详解】
AB.物块受到的滑动摩擦力
合外力的冲量
根据动量定理
可知6s末物块的速度为
v=17m/s
动能增加量
根据动能定理可知,由于要克服摩擦力做功,因此水平力做的功大于289J,A错误,B正确;
C.图象的面积为拉力的冲量,即为
C正确;
D.由于合力的冲量不等于,因此物块动量的变化量大小不等于,D错误。
故选BC。
15.ACD
【详解】
A.物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,由牛顿第二定律可知
由匀变速直线运动的公式
撤去F后,由牛顿第二定律可知
由匀变速直线运动的公式
联立解得
故A正确;
B.在此过程中,由动能定理可知
因此F所做的功大于,故B错误;
C.物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,由牛顿第二定律可知
由匀变速直线运动的公式
联立解得
故C正确;
D.在此过中由动量定理可知
联立解得
故D正确。
故选ACD。
16.力的作用时间
FΔt
累积效应
牛秒
相同
【详解】
略
17.动量变化量
mv′-mv
【详解】
略
18.正确
错误
正确
正确
错误
【详解】
略
19.(1)100
m/s;(2)1.0×107
Pa
【详解】
(1)1分钟喷出的水的质量为
所以水的流速
代入数据解得
(2)选取Δt时间内打在材料表面质量为Δm的水为研究对象,由动量定理得
其中
根据牛顿第三定律知,材料表面受到的压力大小
根据压强公式有
联立解得
20.(1);(2);(3)
【详解】
(1)货物与传送带达到共同速度的过程,由动能定理得
解得
(2)货物与传送带达到共同速度之后在传送带上的运动过程,由动能定理得
解得
货物在斜面上的运动过程,由动能定理得
解得
(3)货物与传送带达到共同速度的过程,由动量定理得
解得
此过程中传送带的位移
解得
此后在传送带上的运动过程,由动量定理得
解得
此过程中传送带的位移
解得
根据能量守恒定律有
解得
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页