人教版(2019)选择性必修一 1.2 动量定理
一、单选题
1.如图所示,颠球是足球运动中的一项基本功,若某次颠球中,颠出去的足球竖直向上运动之后又落回到原位置,设整个运动过程中足球所受阻力大小不变,下列说法正确的是( )
A.球从颠出到落回的时间内,重力的冲量为零
B.球从颠出到落回的时间内,阻力的冲量为零
C.球上升阶段与下降阶段合外力的冲量大小相等
D.球上升阶段动能的减少量大于下降阶段动能的增加量
2.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
3.如图所示,一辆装满石块的货车在平直道路上行驶。货箱中石块B的质量为m,重力加速度为g,在货车从静止开始以加速度a加速运动位移x的过程中,下列说法正确的是( )
A.周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力大小为mg
B.周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力大小为ma
C.周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力做功为max
D.周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力冲量大小为m
4.2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播,打喷嚏可以将飞沫喷到十米之外。有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达,假设打一次喷嚏大约喷出的空气,用时约。已知空气的密度为,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为( )
A. B. C. D.
5.建筑工人利用铁锤打夯,120kg的铁锤从1.8m高处自由落下,打在地面上,与地面撞击时间是0.05s。已知重力加速度g取10m/s2,撞击时,铁锤对地面的平均冲击力大小为( )
A.14400N B.15600N C.12000N D.1200N
6.章老师在课堂做演示实验,把两枚几乎相同的鸡蛋A和B从同一高度由静止释放。鸡蛋A直接落在地板上,碎了;鸡蛋B装在有水的纸杯中随纸杯一起下落,落在地板上完好无损。对这一结果,下列说法正确的是( )
A.与地板接触前的瞬间,鸡蛋A的动量大于鸡蛋B的末动量
B.与地板碰撞过程中,鸡蛋的动量变化量小
C.与地板碰撞过程中,鸡蛋B的动量变化量小
D.与地板碰撞过程中,鸡蛋B的动量变化慢
7.“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.某型号“水刀”工作过程中,将水从细喷嘴高速喷出,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”在任意相等时间t内用水量都为,水的密度为,假设高速水流垂直打在材料表面上后,立刻沿材料表面散研没有反弹,当水对材料垂直于表面方向的压强为P时便可以将该材料切开。则该“水刀”细喷嘴的横截面积至多为( )
A. B. C. D.
8.质量为 5kg 的物体,原来以 v=5m/s 的速度做匀速直线运动,现受到跟运动方向相同的的冲量15N·s 的作用,物体的动量变为( )
A.80kg·m/s B.160kg·m/s C.40kg·m/s D.10kg·m/s
9.一个质量为的足球以的速度飞来,运动员把它以的速度反向踢出。已知运动员与足球的作用时间为。下列说法正确的是( )
A.运动员对足球的平均作用力大小为
B.运动员对足球的平均作用力大小为
C.运动员对足球做的功为
D.运动员对足球做的功为
10.下列说法中正确的是( )
A.冲量的方向就是物体运动的方向
B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
C.动量越大的物体受到的冲量越大
D.物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化
11.某同学练习定点投篮,其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上,篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。若两次抛出篮球的速度分别为、,两次篮球从抛出到撞篮板的时间分别为、,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小于
B.的水平分量小于的水平分量
C.的竖直分量小于的竖直分量
D.两次球在空中运动过程动量变化量相同
12.高空“蹦极”是勇敢者的游戏。蹦极运动员将弹性长绳(质量忽略不计)的一端系在双脚上,另一端固定在高处的跳台上,运动员无初速地从跳台上落下。若不计空气阻力,则( )
A.弹性绳开始伸直时,运动员的速度最大
B.从弹性绳开始伸直到最低点的过程中,运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和不断增大
C.整个下落过程中,重力对运动员的冲量与弹性绳弹力对运动员的冲量相同
D.整个下落过程中,重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功
13.2020年9月1日,俄罗斯“国际军事比赛”中,各国参赛队伍展开了激烈比拼。比赛时,士兵从高台跳到低处地面时,士兵的速度在很短时间内减小为零,速度变化大,为了安全,士兵都是让脚尖先着地,有效地保护人体免于伤害或减轻伤害程度。这样做是为了( )
A.减少动量的变化量 B.减小冲量
C.减小人的平均受力大小 D.减小地面对人的压强
14.下列各种说法中不正确的是( )
A.某一段时间内物体动量的增量不为零,而其中某一时刻物体的动量可能为零
B.某段时间内物体受到的冲量为零,而其中某一时刻物体的动量可能不为零
C.某一段时间内物体受到的冲量不为零,而动量的增量可能为零
D.某一时刻物体动量为零,而动量对时间的变化率不为零
15.古有“守株待兔”寓言,设兔子头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死,并设兔子与树桩作用时间为0.1s,则被撞死的兔子其奔跑的速度约为(g=10m/s2)( )
A.0.5m/s B.1.0m/s C.1.5m/s D.2.0m/s
二、填空题
16.一个质量m=1.0kg的物体,放在光滑的水平桌面上,当物体受到一个F=10N,与水平面成300角斜向下的推力的作用时,在10s内推力的冲量大小为________,动量的增量大小为_________
17.如图所示,长1.8m的细绳悬挂在天花板上,另一端系一质量m=2kg的小球,先将球放至距离地面3.6m高的天花板上,后让球自由下落,当绳绷直时即断裂,最后球落地。设整个运动时间为1.0s,则绳断裂瞬间球所受的冲量为_________N·s。
18.如图所示,相同木块A和B并排放在光滑桌面上,一颗子弹水平射入并穿过木块A和B,已知子弹穿过木块A、B所用时间分别为t1=1s和t2=1.5s,(设子弹对A、B的作用力相等),则木块A和B的最终的速度比为___________
19.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)=___________。
三、解答题
20.如图甲,蹦床是一项运动员利用弹性网的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动,属于体操运动的一种,有“空中芭蕾”之称。一质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m处身体保持竖直状态由静止开始自由落下,如图乙所示。着网后沿竖直方向恰好能蹦回到刚开始的位置。运动员与网接触的时间为0.3s,g取10m/s2,求:
(1)运动员刚与网接触时的速度大小;
(2)网对运动员的平均作用力大小。
21.在某轿车的撞击实验中,有一质量为60kg的人体模型坐在驾驶位置,轿车以108km/h的速度撞到坚固的墙,假设该模型与车皆在0.2s内停下。
(1)此模型在水平方向所受力的平均值为多少?
(2)有人认为,在类似的事故中,如果人用双手抵住方向盘,便可止住突然向前倾倒的身体。请对上述看法作出评价,并说出你的依据。
22.2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播,打喷嚏可以将飞沫喷到十米之外,有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达40m/s,假设打一次喷嚏大约喷出50mL的空气,用时约0.02s。已知空气的密度为1.3kg/m3,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小。
23.某同学设计了图示的传送装置,长L=6.4m的水平传送带右端与光滑弧形轨道平滑对接于B点,高于传送带h=0.8m的平台与弧形轨道平滑对接于C点。传送带静止时,该同学将质量m=lkg的小工件从C点无初速释放,工件最后停止在传送带上D点,测得D与B的距离为d=1.6m,工件可视为质点,传送带各处粗糙程度相同,重力加速度g=10m/s2。
(1)求工件与传送带间的动摩擦因数μ;
(2)当转送带以某一恒定速度v0向右运动时,恰能使由静止放上传送带左端A的该工件刚好到达平台上C点,求传送装置因传送工件而多消耗的能量E;
(3)在(2)同的条件下,每隔时间T=0.6s,在A端由静止放上一个相同的工件,求第1个工件到达B点后的1s内,传送带在水平方向对传送的所有工件的总冲量大小I。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
AB.根据冲量的定义可知,球从颠出到落回的时间内,重力和阻力的冲量都不为零,AB错误;
C.上升和下降的过程中,由于阻力做功,球从地面上升时的速度大于下落到地面时的速度,根据动量定理可知,球上升阶段与下降阶段合外力的冲量大小不相等,C错误;
D.上升和下降的过程中,由于阻力做功,球从地面上升时的速度大于下落到地面时的速度,根据动能定理可知,球上升阶段动能的减少量大于下降阶段动能的增加量,D正确。
故选D。
2.C
【详解】
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。
3.C
【详解】
AB.货车在平直道路上以加速度a加速运动,石块B受到周围物体对它的作用力的合力F和重力mg,如图所示
对石块B,由牛顿第二定律得
根据力的合成与分解可得与B接触的物体对B的作用力为
故AB错误;
C.设周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力F与水平方向的夹角为,周围与石块B接触的物体对它的作用力的合力做功
故C正确;
D.经过位移后,石块B的动能为,则其动量为
由动量定理知,物块B所受的合力的冲量为,故D错误。
故选C。
4.B
【详解】
打一次喷嚏喷出的空气质量为
以空气运动方向为正方向,设空气受到人的平均喷射力大小为F,根据动量定理有
代入数据,联立解得
根据牛顿第三定律可知人受到的平均反冲力大小为
F′=F=0.13N
ACD错误,B正确。
故选B。
5.B
【详解】
120kg的铁锤从1.8m高处自由落下,根据公式
代入数据解得
撞击时,设地面对铁锤的平均冲击力大小为,取向下为正方向,对铁锤应用动量定理得
解得
故ACD错误B正确。
故选B。
6.D
【详解】
A.根据自由落体运动的规律可知,两鸡蛋落地前瞬间的速度相等,根据可知,鸡蛋A的动量等于鸡蛋B的末动量,选项A错误;
BC.两鸡蛋最终的动量均为零,则两鸡蛋的动量变化量相等,选项BC均错误;
D.两鸡蛋与地板碰撞的过程中,鸡蛋A与地板碰撞的时间比鸡蛋B短,则鸡蛋B与地板碰撞过程中,鸡蛋B的动量变化慢,选项D正确;
故选D。
7.A
【详解】
设水的速度为,该“水刀”细喷嘴的横截面积为,任意相等时间t内用水量都为,则有
解得
选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象,由动量定理得
其中
解得
根据牛顿第三定律,材料表面受到的压力
水对材料垂直于表面方向的压强为
联立以上式子解得
由题意当水对材料垂直于表面方向的压强为P时便可以将该材料切开,则
解得
选项A正确,BCD错误;
故选A。
8.C
【详解】
以物体为研究对象,以物体的初速度方向为正方向, 由动量定理得
则物体末动量
故选C。
9.B
【详解】
AB.根据动量定理得
代入数据解得
故A错误,B正确;
CD.根据动能定理得
代入数据解得
故CD错误。
故选B。
10.D
【详解】
A.冲量的方向与力的方向相同,与运动的方向不一定相同,故A错误;
B.作用在静止的物体上的力作用的时间不为零时,冲量不为零,故B错误;
C.冲量是力与作用时间的乘积,与动量大小无关,故C错误;
D.根据动量定理可知,物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,故D正确。
故选D。
11.B
【详解】
A.将篮球的运动反向处理,即为平抛运动,由图可知,第二次运动过程中的高度较小,所以运动时间较短,故A错误;
B.反向视为平抛运动,则平抛运动在水平方向做匀速直线运动,水平射程相等,但第二次用的时间较短,故第二次水平分速度较大,即篮球第二次撞墙的速度较大,故B正确;
C.在竖直方向上做自由落体运动,由可知,第二次抛出时速度的竖直分量较小,故C错误;
D.两次球在空中运动过程由动量定理可知
由于,所以
故D错误。
故选B。
12.D
【详解】
A.当弹性绳的弹力大小等于重力时,运动员的速度最大,A错误;
B.由于运动员和弹性绳组成的系统,机械能守恒,即动能、重力势能与弹性绳的弹性势能之和保持不变,由于从弹性绳开始伸直到最低点的过程中,运动员的动能先增加后减小,因此重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增加,B错误;
C.根据动量定理,由于初、末状态,动量均为零,因此重力对运动员的冲量与弹性绳弹力对运动员的冲量大小相等,方向相反,C错误;
D.根据动能定理,由于初、末状态动能均为零,因此重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功,D正确。
故选D。
13.C
【详解】
A.设人落地时的速度为v,动量的变化量为
这样做不能减少动量的变化量mv,A不符合题意;
B.人受到的冲量为
这样做不能减小冲量,B不符合题意;
C.根据动量定理得
解得
这样做是为了延长人和地面的作用时间t,减小人的平均受力F大小,C符合题意;
D.这样做的目的不是为了减小地面对人是压强,D不符合题意。
故选C。
14.C
【详解】
由
知,Ft与相等,Ft为零,也为零,但与p′、p无直接关系。又由
可知,p′或p为零,即动量对时间的变化率不为零。故ABD正确,C错误。
本题选不正确项,故选C。
15.B
【详解】
根据动量定理
解得
故选B。
16. 100 或86.7
【详解】
试题分析:根据公式可得在10s内推力的冲量大小为
根据动量定理可得,解得
考点:考查了动量定理,冲量的计算
17.7
【详解】
小球自由下落1.8m,所用时间
末速度
绳断后到落地用时
下落高度1.8m,则有
解得绳断裂瞬间球的瞬时速度
由动量定理得
则绳断裂瞬间球所受的冲量为7N·s。
18.
【详解】
AB是并排的挨着放的,先穿过A后穿过B的话,穿过A时,AB要同时运动,穿过B,只有B受力加速运动
利用动量定理 Ft1=2mv1,v1=Ft1/2m,
Ft2+mv1=mv2,v2=F(2t2+t1)/2m
所以v1:v2=1:4
19. 动量变化量 mv′-mv
【详解】
略
20.(1);(2)
【详解】
(1)刚与网接触时速度大小为v,则
,
解得
(2)规定向上为正方向,由动量定理得
解得
21.(1)9000N;(2)见解析
【详解】
(1)轿车撞墙的速度为
由动量定理
求得模型人在水平方向受到平均作用力为
(2)人的手臂承受不了9000N大小的力,如果在事故中用双手抵住方向盘,不能止住突然向前倾倒的身子,还会造成手臂损伤。
22.0.13N
【详解】
打一次喷嚏喷出的空气质量为
以空气运动方向为正方向,设空气受到人的平均喷射力大小为F,根据动量定理有
联立以上两式并代入数据解得
根据牛顿第三定律可知人受到的平均反冲力大小为
F′=F=0.13N
23.(1)0.5;(2)16J;(3)6N·s
【详解】
(1)从C点到D点由动能定理得
解得
(2)假设工件到达B前经时间t1发生位移x1速度达到v0。则由题意在传送带上加速运动的过程中由动能定理有
由动量定理有
沿弧形轨道从B到C的过程中由机械能守恒定律有
代人数据得
,,
因,假设成立,故传送带的速度
在t1时间内,传送带发生的位移为
工件与传送带间因摩擦产生的热量为
由能量守恒定律可知传送装置因传送工件而多消耗的能量为
代人数据解得
(3)设每个工件在传送带上做匀速运动的时间为t2,由运动学规律有
代人数据得
即每个工件在传送带上运动的总时间为
由题意
可知
故第一个工件到达B点时(设为0s末)传送带上共有第1第2、第3、第4四个工件,1s末传送带上共有第3、第4、第5、第6四个工件。(见图,其中P点为各工件速度刚好达到v0的位置)
分析可知0s末第3个工件已经在传送带上运动了0.8s,因,故此后传送带对第1、第2、第3个工件均无水平作用力,即
1s末第6个工件刚放上传送带,故
第4个工件0s末已经在传送带上运动了0.2s,故此后1s内传送带施加的水平冲量为
第5个工件在0.4s末放上传送带,故此后1s内传送带施加的水平冲量为
解得符合题意的水平总冲量大小为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页