高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 动量定理+Word版含解析

动量定理
1．下列关于动量的说法正确的是(　　)
A．质量越大的物体动量一定越大
B．质量和速率都相同的物体动量一定相同
C．一个物体的加速度不变，其动量一定不变
D．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变
解析：选D　动量p＝mv，m大，p不一定大，故A错。动量是矢量，质量、速率相同，动量不一定相同，故B错。物体的加速度不变，即物体做匀变速运动，速度不断变化，动量也不断变化，故C错。物体的运动状态变化，v一定变化，p也一定变化，故D对。
2．下列有关冲量的说法中正确的是(　　)
A．力越大，冲量越大
B．动量越大，冲量越大
C．匀速圆周运动中，任意相等的时间内，合力的冲量相同
D．平抛运动中，任意相等的时间内，合力的冲量相同
解析：选D　力和时间的乘积越大，冲量才越大，A错。动量和冲量没有什么直接联系，B错。匀速圆周运动中，合力不是恒力，C错。平抛运动中合力是重力，是恒力，相等时间内，重力冲量相同，D正确。
3．某物体受到－2 N·s的冲量作用，则(　　)
A．物体原来的动量方向一定与这个冲量的方向相反
B．物体的末动量一定是负值
C．物体的动量一定减小
D．物体的动量增量一定与规定的正方向相反
解析：选D　若选初动量的反方向为正方向，冲量方向与物体原来动量方向相同，A错；由动量定理I合＝p2－p1，I合＜0，Δp＜0，与规定的正方向相反，但p2不一定是负值，B错，D对；由于动量是矢量，物体的动量不一定减小，C错。
4．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所受的合外力
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积累效应，是一个标量
C．作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
D．冲量的方向就是物体运动的方向
解析：选A　用动量概念表示牛顿第二定律为F＝，表示物体动量的变化率，选项A正确；冲量是矢量，它的方向与恒力的方向一致，选项B错误；冲量是作用力对时间的积累效应，只要有力作用了一段时间，就有冲量，与物体的运动状态无关，选项C错误；冲量的方向与恒力的方向相同，但恒力的方向与物体运动的方向并不一定相同，选项D错误。
5．质量为60 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来。已知弹性安全带的缓冲时间为1.2 s，安全带长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．100 N
解析：选B　选取人为研究对象，人下落过程v2＝2gh，v＝10 m/s, 缓冲过程由动量定理(F－mg)t＝mv，F＝＋mg＝N＝1 100 N，由牛顿第三定律可知，安全带所受的平均冲力为1 100 N。
6．[多选]在离地面同一高度有质量相同的三个小球a、b、c，a球以速率v0竖直上抛，b球以相同速率v0竖直下抛，c球做自由落体运动。当它们落地时，不计空气阻力，下列说法中正确的是(　　)
A．a球与b球落地时动量相同
B．a球与b球落地时动量的改变量相同
C．三球中动量改变量最大的是a球，最小的是b球
D．只有b、c两球的动量改变量方向是向下的
解析：选AC　a球与b球落地时速度方向相同，由机械能守恒定律知a球与b球落地时速度大小也相同，则a球与b球落地时动量相同，A正确。三球之中，落地时间b球最短，a球最长，它们的合外力均相同，由动量定理，三球的动量变化b球最小，a球最大，B错误，C正确。它们的合外力均相同，由动量定理，三球的动量变化方向均向下，D错误。
7.[多选]如图所示，把重物G压在纸带上，用一水平力F缓慢拉动纸带，重物跟着纸带一起运动；若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出。对这种现象的解释正确的是(　　)
A．在缓慢拉动纸带时，纸带对重物的摩擦力大
B．在迅速拉动纸带时，纸带对重物的摩擦力小
C．在缓慢拉动纸带时，纸带对重物的冲量大
D．在迅速拉动纸带时，纸带对重物的冲量小
解析：选CD　在本题中重物所受的合力为摩擦力，在缓慢拉动纸带时，重物与纸带之间的摩擦力是静摩擦力；在迅速拉动纸带时，重物与纸带之间的摩擦力是滑动摩擦力。由于通常认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，所以缓慢拉动纸带时摩擦力小，迅速拉动纸带时摩擦力大，故选项A、B均错。缓慢拉动纸带时，虽然摩擦力小，但作用时间长；迅速拉动纸带时，虽然摩擦力大，但作用时间短，因此根据冲量I＝Ft难以判断其冲量的大小。但是题目中明确指出，缓慢拉动纸带时，重物与纸带一起运动，即说明重物的速度与纸带的速度相同；迅速拉动纸带时，纸带会从重物下抽出，说明重物的速度极小，因此缓慢拉动纸带时物体的动量变化大，即外力的冲量大，迅速拉动纸带时物体的动量变化小，即外力的冲量小。故选项C、D正确。
8.[多选]原来静止的物体受合外力作用时间为2t0，作用力随时间的变化情况如图所示，则(　　)
A．0～t0时间内物体的动量变化与t0～2t0时间内动量变化相等
B．0～t0时间内物体的平均速率与t0～2t0时间内平均速率相等
C．t＝2t0时物体的速度为零，外力在2t0时间内对物体的冲量为零
D．2t0时间内物体的位移为零，外力对物体做功为零
解析：选BC　0～t0与t0～2t0时间内作用力方向不同，动量变化量不相等，选项A错；t＝t0时，物体速度最大，t＝2t0时，物体速度为零，由动量定理Ft＝m·Δv可得，外力在2t0时间内对物体的冲量I＝0－0＝0，在0～t0与t0～2t0时间内物体平均速率相等，选项B、C均正确；物体先加速后减速，位移不为零，动能变化量为零，外力对物体做功为零，选项D错。
9．质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别是α和β的两个光滑的固定斜面，由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1，如图所示，则A、B两物体(　　)
A．滑到h1高度时的动量相同
B．滑到h1高度时的动能相同
C．由h2滑到h1的过程中所受重力的冲量相同
D．由h2滑到h1的过程中所受合力的冲量相同
解析：选B　两物体由h2下滑到h1高度的过程中，机械能守恒，mg(h2－h1)＝mv2，v＝，物体下滑到h1处时，速度的大小相等，由于α不等于β，速度的方向不同，由此可判断，物体在h1高度处动能相同，动量不相同。物体运动过程中动量的变化量不同，所以合外力的冲量不相等。物体下滑的过程中，mgsin α＝ma，＝at2。由上述两式求得时间t＝ ，由IG＝mgt可以判断物体下滑过程中重力的冲量不等。
10.[多选]如图所示，子弹以水平速度射向原来静止在光滑水平面上的木块，并留在木块中和木块一起运动。在子弹射入木块的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．子弹对木块的冲量一定大于木块对子弹的冲量
B．子弹速度的减小量一定等于木块速度的增加量
C．子弹动量变化的大小一定等于木块动量变化的大小
D．子弹动量变化量的方向与木块动量变化量的方向一定相反
解析：选CD　子弹射入木块的过程，二者之间的相互作用力始终等大反向，同时产生，同时消失，由冲量的定义I＝Ft可知A错；由动量定理知，C正确；Δv＝at＝，子弹和木块所受的冲量Ft大小相同，但质量未必相等，因此速度变化量的大小不一定相等，B错；子弹对木块的作用力与木块对子弹的作用力是作用力与反作用力，由动量定理可知，子弹动量变化量与木块动量变化量等大反向，故D正确。
11.用一长度为L无弹性的轻绳，一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，小球在光滑水平面上以速度v从A点开始做匀速圆周运动，如图所示。
(1)小球运动过程中动量是否变化？若变化，求小球运动半周过程中动量的变化量。
(2)求小球运动半周过程中小球重力的冲量大小。
解析：(1)小球运动过程中速度方向不断发生变化，因而动量的方向也不断变化，所以动量变化。
假定经半周，小球到达B点，并设A点速度方向为正方向，则小球在B点时动量方向为负。即：pB＝－mv，pA＝mv，Δp＝pB－pA＝－mv－mv＝－2mv，方向与小球在A点时的速度方向相反。
(2)小球运动半周的时间t＝
IG＝mg·t＝mg·。
答案：(1)变化　2mv，方向与小球在A点时的速度方向相反　(2)mg·
12．一个质量为0.18 kg的垒球以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45 m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.01 s，求球棒对垒球的平均作用力。
解析：取垒球飞向球棒的方向为正方向，初动量
p＝mv＝0.18×25 kg·m/s＝4.5 kg·m/s
末动量p′＝mv′＝－0.18×45 kg·m/s＝－8.1 kg·m/s
由动量定理得垒球所受到的平均作用力为
F＝＝ N＝－1 260 N
负号表示力的方向与所选的正方向相反。
答案：1 260 N，方向与垒球飞向球棒的方向相反