第一章动量守恒定律第二节动量定理新学期同步练习基础过关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.关于物体的动量和冲量,下列说法中不正确的是( )
A.物体所受合外力的冲量不为零,它的动量一定会改变
B.物体所受的合外力越大,它的动量变化越快
C.物体所受合外力的冲量越大,它的动量也越大
D.物体的动量变化量的方向,就是它所受合外力的冲量的方向
2.人从高处跳到低处时,为了安全,一般都是让脚尖先着地,这是为了( )
A.减小地面对人的冲量
B.使人的动量变化减小
C.减小地面对人的冲力
D.增大人对地面的压强,起到安全保护作用
3.下列关于运动物体的合外力、动能、动量、速度变化的关系,正确的是( )
A.物体做变速运动,合外力一定不为零,动能一定变化
B.物体做变速运动,合外力一定不为零,动量一定变化
C.物体的合外力做功为零,它的速度一定不变
D.物体的合外力冲量为零,它的动量可能变化
4.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块,并从中穿出。对于这一过程,下列说法正确的是( )
A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量
C.木块对子弹的冲量等于子弹对木块的冲量
D.子弹动量的变化量与木块动量的变化量相同
5.乒乓球运动的高抛发球是由我国运动员刘玉成于1964年发明的,后成为风靡世界乒兵球坛的一项发球技术。某运动员在一次练习发球时,手掌张开且伸平,将一质量为3.0
g的乒乓球由静止开始竖直向上抛出,抛出后球向上运动的最大高度为1.8
m,若抛球过程,手掌和球接触时间为6
ms,不计空气阻力,g取10
m/s2,则该过程中手掌对球的作用力大小约为( )
A.300
N
B.30
N
C.3
N
D.0.3
N
6.如图,物体A、B用轻绳连接,挂在轻弹簧下静止。A的质量为m,B的质量为M。当连接A、B的轻绳突然断开后,物体A上升,经某一位置时的速度大小为v,这时物体B的下落速度大小为u,在这段时间里,弹簧的弹力对物体A的冲量为( )
A.mv
B.mv-Mu
C.mv+Mu
D.mv+mu
7.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量,为简化问题,我们假定粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系正确的是( )
A.nmv2
B.nmv2
C.nmv2
D.nmv2
8.2020年12月22日,作为太阳同步轨道火箭的长征八号首次试飞成功。关于火箭发射,下列说法正确的是( )
A.火箭发射过程中机械能守恒
B.影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度
C.影响火箭速度大小的因素包括喷气的质量与火箭本身质量之比
D.喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同
9.如图所示是一种弹射装置,弹丸的质量为,底座的质量为,开始时均处于静止状态,释放弹簧,将弹丸以对地速度向左发射出去后,底座反冲速度的大小为,则摩擦力对底座的冲量为( )
A.0
B.,方向向左
C.,方向向右
D.,方向向左
10.如图所示,某同学正在练习颠球。某一次足球从静止自由下落80cm后被重新顶起,离开头部后竖直上升的最大高度仍为80cm。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,足球可视为质点,下列说法正确的是( )
A.足球刚接触头和刚离开头时的速度相同
B.从足球与头部接触到刚离开时足球的动量变化为零
C.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量为零
D.足球与头部作用过程中,头部对足球的平均作用力为足球重力的9倍
二、多选题,共5小题
11.恒力F作用在质量为m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( )
A.拉力F对物体的冲量大小为零
B.拉力F对物体的冲量大小为Ft
C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D.合力对物体的冲量大小为零
12.如图所示,把重物压在纸带上,第一次用一水平力拉动纸带,重物恰停在边沿处,第二次迅速拉动纸带,重物几乎不动,对这种现象的解释正确的是( )
A.第二次拉动纸带时,纸带给重物的摩擦力小
B.两次拉动纸带,纸带给重物的摩擦力相同
C.在第一次拉动纸带时,纸带给重物的冲量大
D.在第二次拉动纸带时,纸带给重物的冲量大
13.如图所示,质量为m的小球被轻质非弹性绳A和B系住而静止,其中B绳水平,A绳与竖直方向夹角为,A绳长度为L,现将B绳剪断,剪断B绳后小球运动到最低点所用的时间为t,重力加速度为g,不计一切阻力,则下列说法正确的是( )
A.剪断B绳瞬间,A绳的拉力为
B.剪断B绳后小球运动到最低点过程中,小球重力的功率先增大后减小
C.剪断B绳后小球运动到最低点过程中,小球机械能守恒且在最低点时小球处于超重状态
D.剪断B绳后小球运动到最低点过程中,A绳拉力的冲量大小为
14.若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,关于竖直上抛物体的动量变化量随时间变化的曲线和动量变化率随时间变化的曲线,下列正确的是( )
A.
B.
C.
D.
15.如图甲所示,一个静止在水平地面上的物体,质量为,受到竖直向上的拉力的作用,随时间的变化情况如图乙所示。取,下列说法正确的是( )
A.内,物体的速度逐渐增大
B.第末物体的加速度最大
C.第末和第末物体的速度相等
D.运动过程中,第末物体离地面的高度最大
三、填空题,共3小题
16.质量为1kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示,则物体在前10s内所受外力的冲量大小为________,在后10s内所受外力的冲量大小为________。
17.一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,当t=1s时物块的速率为______m/s,当t=2s时物块的动量大小为________kg·m/s,在0-3s内物块的动量变化量大小为________kg·m/s。
18.质量的物体,以初速度水平抛出,末物体动量大小为______,在这内重力冲量大小为______,方向为______(,不计空气阻力)
四、解答题,共2小题
19.一绳跨过定滑轮,两端分别拴有质量为、的物块、B,且,如图所示,B开始静止于地面上,当自由下落距离后,绳子才被拉紧,已知绳子被拉紧瞬间绳子上的拉力远大于两物块的重力,求绳子刚被拉紧时两物块的速度及两物块机械能的减少量。
20.如图所示为大米自动分袋包装流水线上自动称米设备的简化示意图。买者认为:因为米流落到米袋中时对米袋中的米有向下的冲力而不划算。生产者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的。请你判断最终米袋及其中的米的总质量与切断米流时的显示质量是否一致,并给出解释。
试卷第2页,共2页
参考答案
1.C
【详解】
A.根据动量定理,物体所受合外力的冲量不为零,它的动量一定会改变,选项A正确,不符合题意;
B.根据动量定理,物体所受的合外力越大,它的动量变化越快,选项B正确,不符合题意;
C.物体所受合外力的冲量越大,它的动量变化也越大,选项C错误,符合题意;
D.根据动量定理,物体的动量变化量的方向,就是它所受合外力的冲量的方向,选项D正确,不符合题意。
故选C。
2.C
【详解】
人从高处跳下落地时的速度是一定的,与地面接触的过程中,人的动量变化是定值,所受到的冲量也是一定的,但脚尖先着地增加了缓冲时间,使得人所受冲力减小,起到安全保护作用,这个过程中人对地面的压强也相应减小。
故选C。
3.B
【详解】
A.物体做变速运动,合外力一定不为零,但是动能不一定变化,例如匀速圆周运动的物体,故A错误;
B.物体做变速运动,合外力一定不为零,速度变化,则动量一定变化,故B正确;
C.物体的合外力做功为零,它的速度不一定不变,例如匀速圆周运动的物体,故C错误;
D.由动量定理可知:物体的合外力冲量为零,它的动量一定不变,故D错误。
故选B。
4.B
【详解】
AB.子弹射穿木块的过程中,由于相互间摩擦力的作用,使得子弹的动能减少,木块获得动能,同时产生热量,且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失量,故A错误,B正确;
C.根据牛顿第三定律知,子弹对木块的冲量和木块对子弹的作用力大小相等,方向相反,则冲量的大小相等,方向相反,故C错误;
D.因为子弹对木块和木块对子弹的冲量大小相等,方向相反,根据动量定理知,子弹与木块的动量变化量大小相等、方向相反,故D错误。
故选B。
5.C
【详解】
乒乓球抛出的速度为
对抛球的过程利用动量定理可得
化简可得
故C正确,ABD错误。
故选C。
6.D
【详解】
以竖直向上为正方向,设经过的时间为t,弹簧对A的冲量为I,依动量定理,对A有
I-mgt=mv
对B有
-Mgt=-Mu
解以上两式得
I=mv+mu
故选D。
7.B
【详解】
一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量
ΔI=2mv
如图所示,以器壁上面积为S的部分为底、vΔt为高构成柱体,由题设可知,其内有
的粒子在Δt时间内与器壁上面积为S的部分发生碰撞,碰撞粒子总数
N=n·SvΔt
Δt时间内粒子给器壁的冲量
I=N·ΔI=nSmv2Δt
由
I=FΔt
可得
F==nSmv2
f==nmv2
所以ACD错误;B正确;
故选B。
8.C
【详解】
A.火箭发射过程中有燃料的燃烧,有外力对火箭做功,机械能不守恒,A错误;
BC.影响火箭速度大小的因素是喷气速度和喷气的质量与火箭本身质量之比,故B错误,C正确;
D.喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量大小相等,方向相反,D错误。
故选C。
9.B
【详解】
设向左为正方向,对弹丸分析,根据动量定理得
则弹丸对底座的作用力的冲量为,对底座由动量定理得
解得
方向为正方向,向左。
故选B。
10.D
【详解】
A.设足球自由下落h=80cm时的速度为v,由速度 位移公式可得,足球到达头部的速度大小为
方向竖直向下,足球离开头部后竖直上抛80cm,由对称性可知,离开头部的速度大小为4m/s,方向竖直向上,故足球刚接触头和刚离开头时的速度不同,A错误;
B.以向上为正方向,从足球与头部接触到刚离开时足球的动量变化为
B错误;
C.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量为
由于重力的作用时间t不为零,故冲量I不为零,C错误;
D.对足球与头部触过程,以向上为正方向,由动量定理有
其中
解得
即头部对足球的平均作用力是重力的9倍,D正确。
故选D。
11.BD
【详解】
ABC.拉力F对物体的冲量大小
I=Ft
故AC错误,B正确;
D.物体静止在地面上,合力为零,则合力对物体的冲量为零,故D正确。
故选BD。
12.BC
【详解】
AB.两次拉动纸带,纸带与重物间的摩擦力均为滑动摩擦力,大小相等,A错误,B正确。
CD.由题可知,第一次拉动时,纸带与重物的作用时间长,第二次的作用时间短,纸带两次对重物的作用力相同,根据
I=Ft
所以第二次纸带给重物的冲量小,C正确,D错误。
故选BC。
13.BCD
【详解】
A.剪断B绳的瞬间,小球开始做竖直面内的圆周运动,其线速度为零,所以沿径向的加速度为零,只有切向的加速度,由牛顿第二定律可得
径向有
故剪断B绳瞬间,A绳的拉力为
A错误;
B.剪断B绳后,设小球与水平方向的夹角为时,速度为,则有
此时重力的瞬时功率为
根据数学知识可知,重力的功率先增大,后减小,B正确;
C.剪断B绳后,小球运动到最低点的过程中,只有重力做功,故机械能守恒,整个过程中,根据动能定理可得
在最低点,根据牛顿第二定律可知
联立解得
故可得最低点时小球处于超重状态,C正确;
D.剪断B绳后小球运动到最低点过程中,根据动能定理可得
又由动量定理可得
解得剪断B绳后小球运动到最低点过程中,A绳拉力的冲量大小为
D正确。
故选BCD。
14.CD
【详解】
竖直上拋的物体做匀减速直线运动,竖直向上为正方向,则
故选CD。
15.BC
【详解】
A.内,拉力小于重力,物体受到拉力、地面的弹力和重力共同作用,物体保持静止,A错误。
B.第末,合力最大,故加速度最大,B正确。
C.因为图像与轴所围的面积表示力的冲量,易得第末至第末的时间间隔内,拉力和重力的合冲量为零,所以,第末和第末物体的速度相等,C正确。
D.在有
物体静止,
内,有
由动量定理可知第末物体的速度方向向上,物体将继续向上运动,物体离地面的高度还要增大,D错误。
故选BC。
16.0
【详解】
[1]根据动量定理,结合题图,可得物体在前10s内所受外力的冲量大小为
[2]后10s内所受外力的冲量大小是
负号表示方向,故大小为。
17.1
4
3
【详解】
[1]1s内由动量定理可得
解得1s时物块的速率为
[2]2s内由动量定理可得
解得2s时物块的动量大小为
[3]由动量定理可得,3s内物块的动量变化量大小为
18.
20
竖直向下
【详解】
[1]物体抛出后做平抛运动,1s末物体的竖直分速度
此时物体的速度
此时动量大小
[2][3]1s内重力的冲量
方向竖直向下。
19.;
【详解】
由速度位移公式可得,自由下落距离时的速度为
绳子拉紧一小段时间后,与B具有相同的速率,的速度向下,B的速度向上,对,以向上为正方向,由动量定理得
对B以向上为正方向,由动量定理得
因为拉紧过程中绳子的拉力大小相等,即
由于
,
则可认为
,
联立解得
两物块机械能的减少量为
20.一致,解释见解析
【详解】
最终米袋及其中的米的总质量与切断米流时的显示质量一致,理由如下:
设单位时间米流出的质量为,它是恒定的,米流在出口处速度很小,可视为零,若切断米流后,设米袋及其中静止的米的总质量为,空中还在下落的米的质量为,落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为。在极短时间内,以落到已静止米堆上的米为研究对象,设其落到米堆上之前的速度为,经时间静止,如图所示,取竖直向上为正方向,由动量定理得
又
解得
根据牛顿第三定律知,即这两个力大小相等,方向相反,则显示质量应为
因切断米流后尚有
时间内对应的米流在空中,故
所以显示质量包含了米袋及其中静止的米的总质量,也包含了尚在空中下落的米的质量,也包含了落到已静止米堆上的米的质量,所以最终米袋及其中米的总质量与切断米流时的显示质量一致。
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