1.2 动量定理 同步课时训练(Word版含答案)

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名称 1.2 动量定理 同步课时训练(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 427.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-11-15 17:02:52

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文档简介

2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时训练
1.2 动量定理
一、单选题。本大题共8小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.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
2.真空中有一如图所示的装置,可绕通过轻杆中点的光滑竖直轴在水平面内自由灵活地转动,其中左边是黑色圆形薄片,右边是和左边大小、质量都相同的白色圆形薄片。当用平行白光垂直照射这两个薄片时,关于装置的转动情况(俯视),下列说法正确的是(  )
A.顺时针方向转动 B.逆时针方向转动
C.都有可能 D.不会转动
3.质量为5kg的小球以5m/s的速度竖直落到地板上,随后以3m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则此过程小球所受合外力的冲量为(  )
A.10kg·m/s B.-10kg·m/s
C.40kg·m/s D.-40kg·m/s
4.一质量为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
5.一质量为m的铁锤,以速度v竖直打在木桩上,经过时间后停止,则在打击时间内,铁锤对木桩的平均冲力的大小是(  )
A. B. C. D.
6.一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v,在此过程中(  )
A.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为mv2
B.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为零
C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为mv2
D.地面对他的冲量为mv-mgΔt,地面对他做的功为零
7.如图所示,质量为的滑块放在水平面上O点,现给滑块一水平向右的初速度,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、碰后的速度大小为,O点与竖直墙壁的距离为,滑块与竖直墙壁碰撞所用时间为,重力加速度。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
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
8.一物体在合外力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
二、多选题。本大题共4小题,每小题有两项或以上符合题意。
9.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
10.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
11.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
12.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,物体没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是(  )
A.重力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.合外力对物体的冲量大小为零
三、填空题。本大题共4小题。
13.动量定理
(1)内容:物体在一个运动过程始末的___________等于它在这个过程中所受___________的冲量。
(2)公式:___________。
(3)动量定理的理解
(a)动量定理反映了力的冲量与___________之间的因果关系,即合力的冲量是原因,物体的___________是结果。
(b)动量定理中的冲量是___________的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和。
(c)动量定理表达式是___________式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
14.质量一定的某物体放在光滑水平面上,时刻处于静止状态,若对该物体分别施加水平外力和,和的正方向均如图甲所示,和的大小随时间变化的关系如图乙所示,则________时刻,物体的速度达到最大;________时刻,物体的速度为零。
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).
16.一人做“蹦极”运动,用原长的橡皮绳拴住身体往下跃,若此人质量为,从高处由静止下落,至运动停止瞬间所用时间为,则橡皮绳对人的平均作用力约为________。(取)
四、解答题。本大题共4小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
17.如图所示,H是汽车安全气囊,内部有化学物质,当汽车高速行驶受到撞击时,化学物质会在瞬间爆发产生大量气体,充满气囊,填充在司乘人员与挡风玻璃、仪表板、方向盘之间,减轻司乘人员受伤的程度,某次事故发生时,汽车的速度是35m/s,司机冲向气囊后经0.2s停止运动,冲向气囊的部分人体质量大约为40kg,试计算人体受到的平均冲击力。
18.(1)用质量为0.2kg的锤子捶打竖直墙壁上的一颗钉子。锤子接触钉子瞬间,速度的大小为5m/s,锤头反弹起来时,速度的大小为2m/s,锤子与钉子接触时间为0.1s,则锤子对钉子平均打击力的大小是多少?
(2)若锤子捶打和反弹的速度不变,锤子与钉子接触时间也不变,改用一个质量为0.4kg的锤子捶打,则锤子对钉子平均打击力的大小是多少?
(3)若锤子捶打速度的大小变为10m/s,反弹速度的大小不变,锤子与钉子接触时间也不变,锤子质量为0.2kg,则锤子对钉子平均打击力的大小是多少?
19.从地面上以速度竖直上抛一皮球,返回原地速率为,皮球的速度一时间图像如图所示,设皮球所受阻力与速率成正比,试求皮球从抛出到落地的总时间。
20.一绳跨过定滑轮,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。
参考答案
1.B
【解析】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。
2.B
【解析】设在 t时间内光照射到纸面上的光子数为n,每个光子的动量为p,由于白色薄片反射光子,而黑色薄片吸收光子,由动量定理知
F白 t=2np
F黑 t=np
光子对白色薄片的冲击力大,即F白>F黑,横杆将逆时针方向转动,ACD错误,B正确。
故选B。
3.D
【解析】因向下为正,则小球与地面相碰前的动量为
碰后的动量为
根据动量定理

故选D。
4.D
【解析】设建筑工人下落5 m时速度为v,则
v== 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+=60×10 N+N=1000 N
所以D正确;ABC错误;
故选D。
5.C
【解析】对铁锤应用动量定理,设木桩对铁锤的平均作用力为F,以向上为正方向,则有
解得
由牛顿第三定律,铁锤对木桩的平均冲力大小为
故选C。
6.B
【解析】设向上为正方向,则由动量定理
解得地面对他的冲量为
I=mv+mgΔt
因地面对人的作用力没有位移,则地面对他做的功为零.
故选B。
7.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
代入数据可解得
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
代入数据得
故B错误;
C.由动量定理得
代入数据解得
故C正确;
D.碰前由动量定理得
代入数据解得
碰后由动量定理得
代入数据解得
则全程所用的时间为
故D错误。
故选C。
8.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=mv2得
Ek1=
Ek2=
联立解得Ek2=9Ek1,C正确。
故选C。
9.BC
【解析】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。
10.BC
【解析】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。
11.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。
12.BD
【解析】A.重力是恒力,冲量大小为mgt,A错误;
BC.拉力F对物体的冲量
C错误B正确;
D.由于地面对物体的摩擦力较大,物体没有被拉动,说明物体仍然处于平衡状态,受到的合外力为0,所以合力对物体的冲量大小为零,D正确。
故选BD。
13.动量变化量 合力 mv′-mv=F(t′-t)或p′-p=I 动量变化量 动量变化量 合力 矢量
【解析】(1)[1][2]动量定理的内容为:物体在一个运动过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量。
(2)[3]相应的公式为
mv′-mv=F(t′-t)或p′-p=I
(3)[4][5]动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系,即合力的冲量是原因,物体的动量变化量是结果。
[6]动量定理中的冲量是合力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和。
[7]动量定理表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
14.6 12
【解析】[1]和随时间变化的函数为
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
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

F=+ mg =12N
16.
【解析】人先做自由落体运动,由
自由下落的时间
绳的拉力作用时间为
全程应用动量定理有
解得平均作用力
17.7000N,方向与汽车速度方向相反
【解析】设人体受到的平均冲击力大小为F,根据动量定理有
解得
方向与汽车速度方向相反。
18.(1)14N;(2)28N;(3)24N
【解析】(1)取打击前锤子的速度方向为正方向,由动量定理,有
解得
大小为14N。
(2)锤子对钉子平均打击力为
大小为28N。
(3)锤子对钉子平均打击力为
大小为24N。
19.
【解析】解:显然,皮球从拋出到返回原地的总位移为零,即题图中阴影部分的“总面积”为零。依题意,设皮球从抛出到返回原地的总时间为,规定竖直向上为正方向,皮球的速度为时所受阻力,,以皮球为研究对象,在皮球运动的过程中运用动量定理有

解得
20.;
【解析】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