2019-2020学年鲁科版选修3-5 1.1动量定理 同步练习（解析版)

1.1动量定理
同步练习（解析版)
1．下列现象中与汽车安全气囊工作原理相同的是（　　）
A．洗衣机脱水桶的脱水过程 B．船靠岸时与码头上挂着的轮胎接触过程
C．喷气式飞机的起飞过程 D．火车进站时切断动力向前滑行的过程
2．高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)
A．＋mg B．－mg
C．＋mg D．－mg
3．以初速度竖直向上抛出一物体，空气阻力大小不变．关于物体受到的冲量，以下说法正确的是(　)
A．物体上升阶段和下落阶段受到的重力的冲量方向相反
B．物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的大小相等
C．物体在下落阶段受到重力的冲量小于上升阶段受到重力的冲量
D．物体从抛出到返回抛出点，动量变化的方向向下
4．一质量为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，则( )
A．t=1s时物块的动量大小为1kg·m/s
B．t=2s时物块的动量大小为4kg·m/s
C．t=3s时物块的动量大小为5kg·m/s
D．t=4s时物块的动量大小为零
5．篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。他这样做的效果是（ ）
A．减小篮球对手的冲击力
B．减小篮球的动量变化量
C．减小篮球的动能变化量
D．减小篮球对手的冲量
6．超强台风“利奇马”在2019年8月10日凌晨在浙江省温岭市沿海登陆， 登陆时中心附近最大风力16级，对固定建筑物破坏程度非常大。假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为s，风速大小为v，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为ρ，则风力F与风速大小v关系式为( )
A．F =ρsv B．F =ρsv2 C．F =ρsv3 D．F=ρsv2
7．如图所示，质量为m可视为质点的物块锁定在足够长的竖直墙上的A点，物块与竖直墙面间动摩擦因数为μ。t=0时刻，在物块上施加一个水平向左的力F并同时解除锁定，F随时间的变化关系为F=kt（k为常数且大于零），重力加速为g，物块从开始运动到最后稳定状态的过程（ ）
A．t=时刻，物块的动量大小为
B．物块受到的摩擦力一直增大
C．t= 时刻，物块的速度最大
D．物块先做加速度减小的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，最后做匀速运动
8．一质量为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，则（）
A．时物块的速率为
B．时物块的动量大小为
C．时物块的动量大小为
D．时物块的速度为零
9．如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为m的物块，组成一竖直悬挂的弹簧振子，在物块上装有一记录笔，在竖直面内放置有记录纸。当弹簧振子沿竖直方向上下自由振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示余弦型函数曲线形状的印迹，图中的y1、y2、x0、2x0、3x0为记录纸上印迹的位置坐标值。若空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，则 （ ）
A．该弹簧振子的振动周期为
B．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块所受合力的冲量为零
C．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块重力势能的减少量等于弹性势能的增加量
D．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块处于失重状态
10．10．如图所示，质量为m的物体，沿倾角为θ的固定粗糙斜面由静止开始下滑，经过时间t，滑至底端，且此时速度为v，则物体下滑过程中（ ）
A．重力的冲量为mgsinθt B．重力冲量为mgt
C．斜面支持力的冲量的大小为mgcosθt D．合力的冲量为mv
11．如图所示，走钢丝的演员质量，安全带长.当演员不慎掉下来时，演员和安全带的相互作用时间为，g取，求演员掉下时安全带对演员的平均拉力?
12．某小组在探究反冲运动时，将质量为m1一个小液化瓶固定在质量为m2的小球具船上，利用液化瓶向外喷射气体做为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化汽瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则
（1）喷射出质量为Δm的液体后，小船的速度是多少？
（2）喷射出Δm液体的过程中，小船所受气体的平均作用力的大小是多少？
13．如图所示，将一质量m的石头从A点由静止释放，石头陷入泥潭并静止于C。小球在空中下落的时间为3t，在泥潭中运动的时间为t，不计空气阻力，重力加速度为g，石头陷入泥潭中阻力的冲量大小为______，石头在泥潭中受到平均阻力大小为____.
14．如图所示，质量20 kg的小车静止在光滑水平面上，从水枪中喷出的水柱的横截面积是10 cm2，速度10 m / s，水的密度1.0×103 kg / m3。若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁，且冲击到小车前壁的水全部沿前壁流进小车中，当有质量5 kg的水进入小车时，小车的速度大小______ m / s，小车的加速度大小______ m / s2。
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
汽车安全气囊工作原理是增加人车间的作用时间，从而减小车对人的冲击力；
A．洗衣机脱水桶的脱水过程是根据离心原理，选项A错误；
B．船靠岸时与码头上挂着的轮胎接触过程是为了增加船与码头接触时间，减小船与码头之间的作用力，与题意相符，选项B正确；
C．喷气式飞机的起飞过程是利用反冲，选项C错误；
D．火车进站时切断动力向前滑行的过程是由于惯性，选项D错误；
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有，即在产生拉力瞬间速度为，之后人在安全带的作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得：有，联立解得
【点睛】
本题关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后对自由落体运动过程和全程封闭列式求解，注意运用动量定理前要先规定正方向
3．D
【解析】
【详解】
物体向上运动的过程中空气的阻力的方向向下，则：；下降的过程中空气的阻力方向向上，则：＜a1，由于下降的过程中的位移等于上升过程中的位移，由运动学的公式可知上升的时间一定小于下降过程中的时间。物体上升阶段和下落阶段受到的重力的方向都向下，所以重力的冲量方向相同。故A错误；物体上升阶段的时间小，所以物体上升阶段物体受到空气阻力冲量的大小小于下降阶段受到空气阻力冲量的大小。故B错误；物体上升阶段的时间小，物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量。故C错误；物体的初速度的方向向上，末速度的方向向下，所以物体从抛出到返回抛出点，动量变化的方向向下。故D正确。
4．B
【解析】
【详解】
根据动量定理：
而F-t图像的面积等于力F的冲量，等于物体动量的变化。
A．则由图像可知，t=1s时物块的动量大小为
p1=2×1N?s=2kg·m/s
A错误；
B．同理可知，t=2s时物块的动量大小为
p2=2×2N?s=4kg·m/s
B正确；
C．t=3s时物块的动量大小为
p3=(2×2-1×1)N?s=3kg·m/s
C错误；
D．t=4s时物块的动量大小为
P4=(2×2-1×2)N?s=2kg·m/s
D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
ABD．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得
解得:
当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以A正确，BD错误。
C．速度由v减小到0，动能的变化量是不变的，故C错误。
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
设t时间内吹到建筑物上的空气质量为m，则有：
m=ρsvt
根据动量定理有：
-Ft=0-mv=0-ρsv2t
得：
F=ρsv2
A．F =ρsv，与结论不相符，选项A错误；
B．F =ρsv2，与结论相符，选项B正确；
C．F =ρsv3，与结论不相符，选项C错误；
D．F=ρsv2，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A.在0—时间内，由动量定理得：
△p=mgt-
t=时刻，物块的动量大小
p=
选项A错误；
BC.物块受到的滑动摩擦力
f=Fμ=ktμ
当第一次
f=Fμ=ktμ=mg
即t=时刻，速度最大，后来摩擦力大，物块将减速下滑，当速度为零时，摩擦力突变为静摩擦力，根据平衡条件的最后静摩擦力等于重力，选项B错误、选项C正确；
D.根据牛顿第二定律有：
mg-Fμ=ma
得
a=10-5t
物块先做加速运动再做减速运动，加速度先减小再增大，最后速度减为零静止，选项D错误。
8．AB
【解析】
【详解】
A．前两秒，根据牛顿第二定律
则0-2s的速度规律为：
v=at；
t=1s时，速率为1m/s，A正确；
B．t=2s时，速率为2m/s，则动量为
P=mv=4kg?m/s
B正确；
CD．2-4s，力开始反向，物体减速，根据牛顿第二定律，a=-0.5m/s2，所以3s时的速度为1.5m/s，动量为3kg?m/s，4s时速度为1m/s，CD错误；
9．ABC
【解析】
【详解】
A．该弹簧振子的振动周期为，选项A正确；
B．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块的动量变化为零，则所受合力的冲量为零，选项B正确；
C．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块的动能变化为零，则物块重力势能的减少量等于弹性势能的增加量，选项C正确；
D．若从记录纸上坐标原点开始计时，到记录笔第一次运动到 y2的过程中，物块先向下加速后向下减速，则先处于失重状态后处于超重状态，选项D错误；
故选ABC．
10．BCD
【解析】物体所受重力的冲量大小为：IG=mg?t，故A错误，B正确；物体下滑过程所受支持力的冲量大小：I=Nt=mgcosθ?t，故C正确；根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，则合力的冲量为I合=mv，故D正确；故选BCD.
点睛：此题考查了冲量的概念和动量定理的应用，要记住动量的变化等于合力的冲量；同时明确动量的矢量性.
11．1000N，方向竖直向上
【解析】
【详解】
演员下落5m的过程中，安全带由于未伸直而无拉力，由机械能守恒定律得
由上式解得演员下落5m时的速度大小
安全带拉直后，演员和安全带相互作用的时间内，演员受到向下的重力mg和向上的平均拉力F（如图所示），
取竖直向上为正方向，则初速度，末速度为0，由动量定理可得:
代入数值解得，方向竖直向上。
12．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由动量守恒定律得：

解得：
（2）对喷射出的气体运用动量定理得：
FΔt=Δmv1
解得：
13．4mgt 4mg
【解析】
【详解】
[1]对小球下落的全过程分析，受重力和泥潭的阻力，取向上为正方向，由全程的动量定理：
解得：
，方向向上.
[2]泥潭对球的平均阻力设为，由冲量
解得：
.
14．2 2.56
【解析】
【详解】
第一空. 流进小车的水与小车组成的系统动量守恒，当淌入质量为m的水后，小车速度为v1，则mv=（m+M）v1，解得： 。
第二空. 质量为m水流进小车后，在极短的时间△t内，冲击小车的水的质量为 此时，水对车的冲击力为F，则车对水的作用力也为F，据动量定理有：-F△t=△mv1-△mv，解得： ，根据牛顿第二定律得： 。