上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：1.1探究动量变化与冲量的关系 配套作业（含解析）

1.1探究动量变化与冲量的关系
1．对下列几个物理现象的解释，正确的有（　　）
A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻
B．跳高时，在沙坑里填沙，是为了减小人落地时地面对人的冲量
C．在车内推车推不动，是因为外力冲量为零
D．初动量相同的两个物体受相同制动力作用，质量小的先停下来
2．初动量相同的A、B两个滑冰者，在同样的冰面上滑行，已知A的质量大于B的质量，并且它们与冰面的动摩擦因数相同，则它们从开始到停止的滑行时间相比，应是（　　）
A．tA>tB B．tA=tB C．tA3．物体动量变化量的大小为5 kg·m/s，这说明（ ）
A．物体的动量一定在减小
B．物体的动量一定在增大
C．物体的动量大小也可能不变
D．物体的动量大小一定变化
4．某物体以－定初速度沿粗糙斜面向上滑，并且能够重新下滑到底端．如果物体在上滑过程中受到的合冲量大小为I上，下滑过程中受到的合冲量大小为I下，它们的大小相比较为（ ）
A．I上>I下 B．I上5．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冲量15Ns的作用，历时4s，物体的动量大小变为( )
A．80 kg·m/s B．160 kg·m/s C．40 kg·m/s D．10 kg·m/s
6．两个相同的鸡蛋从同一高度由静止释放，一个落在水泥地上，一个落在海绵垫上。落在水泥地上的鸡蛋破裂，而落在海绵垫上的鸡蛋不会破裂。关于这一现象的认识，以下说法正确的是
A．落在海绵垫上的鸡蛋动量变化较小
B．落在水泥地上的鸡蛋动量变化较大
C．落在海绵垫上的鸡蛋因为与海绵的作用时间长，所以作用力比较小
D．落在水泥地上的鸡蛋所受地面的冲量比较大
7．有一种灌浆机可以将某种涂料以速度v持续喷在墙壁上，假设涂料打在墙壁上后便完全附着在墙壁上，涂料的密度为ρ，若涂料产生的压强为p，不计涂料重力的作用，则墙壁上涂料厚度增加的速度u为(　　)
A． B． C． D．
8．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到眼晴的情况。若手机质量为150g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后经0.1s手机停止运动，取重力加速度g=10m/s2，下列分析正确的是（　　）
A．手机对眼睛的作用力大小约为4.5N
B．手机对眼睛的作用力大小约为3.0N
C．全过程手机重力的冲量大小约为0.30N?s
D．全过程手机重力的冲量大小约为0.45N?s
9．一个静止的质点在t=0到t=4s这段时间，仅受到力F的作用，F的方向始终在同一直线上，F随时间t的变化关系如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．在t=0到t=4s这段时间，质点做往复直线运动
B．在t=1s时，质点的动量大小为1kgm/s
C．在t=2s时，质点的动能最大
D．在t=1s到t=3s这段时间，力F的冲量为零
10．关于下列描述的运动中，在任意相等的时间内物体动量的改变量始终相同的是（ ）
A．物体在恒力作用下沿水平方向做匀加速直线运动
B．将物体水平抛出（不计空气阻力）
C．物体在竖直面内做匀速圆周运动
D．人造卫星绕地球的运动
E.带电粒子在匀强电场中的运动
11．一质量为2kg的质点从静止开始沿某一方向做匀变速直线运动，它的动量p随位移的变化关系为p=4，则质点的加速度为 m/s2
12．用F=20N的拉力竖直向上拉重为15N的物体，2s内物体受到的合力的冲量大小为_________.
13．我国重型运载火箭将于2030年实现首飞，使我国航天运输系统水平和能力进入世界航天强国前列．若某次重型运载火箭实验中，火箭发动机在0.1s的时间内向后喷气200kg，喷射气体的速度约为3km/s．求火箭喷气过程产生的推力大小为多少？
14．长为L=0.6m的轻绳一端系于固定点O，另一端系质量为m=1kg的小球，将小球从O点正下方处，以一定初速度水平向右抛出，经一定时间绳被拉直以后，小球将以O为支点在竖直平面内摆动，已知绳刚被拉直时，绳与竖直线成60°，g=10m/s2.如图所示，试求：
（1）小球水平抛出时的初速度v0.
（2）在绳被拉紧的瞬间，支点O受到的绳的冲量I.
15．一个质量为50kg的运动员进行蹦床运动表演，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.5s，取10 m/s2。
（1）求运动员从开始下落到与网接触前，重力的冲量；
（2）求运动员从接触网到离开网，网对运动员的平均作用力大小。
参考答案
1．C
【解析】
AB．根据动量定理：
可知击钉时不用橡皮锤和跳高时沙坑填沙都是因为在相同的动量变化量下，延长了作用时间，减小了作用力，不是因为橡皮锤太轻和地面对人的冲量减小，AB错误；
C．在车内推车时地，合外力冲量为0，根据动量定理，物体的动量变化量为0，车静止不动，C正确；
D．初动量相同的两个物体受相同制动力作用，根据动量定理可知相同的两个物体动量变化量相同，作用力相同，所以作用时间相同，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
选取初动量方向为正，根据动量定理：
他们初动量和与冰面的动摩擦因数相同，因为，所以，ABD错误，C正确。
故选C。
3．C
【解析】
物体动量变化量的大小为5 kg·m/s则物体的动量可能是增大了5 kg·m/s，也可能减小了5 kg·m/s，也可能动量由+2.5kg·m/s变化到了-2.5 kg·m/s，即动量大小不变，故只有选项C正确.
4．A
【解析】
设初速度为v0，则上滑过程中合力的冲量
I上=0-mv0
则上滑过程中合力的冲量大小为mv0，对全过程运用动能定理知，物体返回到底端的速度v＜v0，则下滑过程中合力的冲量大小
I下=mv-0=mv
可知I上＞I下，A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【解析】
设物体初速度方向为正方向，根据动量定理可得，C正确
6．C
【解析】
AB．鸡蛋从同一高度掉下，与水泥地和海绵垫接触前瞬间速度相同，动量相同，最终动量都变为零，可知动量变化量相同，故AB错误；
C．根据动量定理知，动量变化量相同，落在海绵垫上的鸡蛋因为与海绵的作用时间长，所以作用力比较小，故C正确；
D．根据动量定理知，动量变化量相同，所以鸡蛋所受地面的冲量相等，故D错误。
故选C。
7．B
【解析】
涂料持续飞向墙壁并不断附着在墙壁上的过程，速度从v变为0，其动量的变化源于墙壁对它的冲量，以极短时间Δt内喷到墙壁上面积为ΔS、质量为Δm的涂料(微元)为研究对象，设墙壁对它的作用力为F，涂料增加的厚度为h。由动量定理得
F·Δt＝Δm·v
又有
Δm＝ρ·ΔSh
所以
涂料厚度增加的速度为
u＝
联立解得
u＝
故选B。
8．AD
【解析】
AB．20cm=0.20m；150g=0.15kg；根据自由落体速度
手机与眼睛作用后手机的速度变成0，选取向上为正方向，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为
手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，根据动量定理可知
解得手机对眼睛的作用力大小约为4.5N，故A正确，B错误；
CD．手机下落时间
全过程中重力的冲量
故C错误，D正确。
故选AD。
9．CD
【解析】
0～2s内，合力方向不变，知加速度方向不变，物体一直做加速运动，2～4s内，合力方向改为反向，则加速度方向相反，物体做减速运动，因为0～2s内和2～4s内加速度大小和方向是对称的，则4s末速度为零，在整个运动过程的速度方向不变，一直向前运动，第4s末质点位移最大；故A错误．F-t图象中，图象与时间轴围成的面积表示力的冲量，在t=1s时，冲量大小I1==0.5N?s，根据动量定理可知，质点的动量大小为0.5kg?m/s，故B错误．由A的分析可知，在t=2s时，质点的动能最大，故C正确；F-t图象中，图象与时间轴围成的面积表示力的冲量，由图可知，在t=1s到t=3s这段时间，力F的冲量为零，故D正确；故选CD．
【点睛】
解决本题的关键会通过牛顿第二定律判断加速度的方向，当加速度方向与速度方向相同，做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，做减速运动．同时能正确根据动量定理分析问题，明确F-t图象的性质，能正确求解力的冲量．
10．ABE
【解析】
根据动量定理，若物体在任意相等的时间内动量的改变量始终相同，则物体必受恒力作用；
A．物体在恒力作用下沿水平方向做匀加速直线运动，物体受的是恒力，与结论相符，选项A正确；
B．将物体水平抛出（不计空气阻力），物体受重力恒定不变，与结论相符，选项B正确；
C．物体在竖直面内做匀速圆周运动，物体所受的力是变力，与结论不相符，选项C错误；
D．人造卫星绕地球的运动，卫星受到的是变力，则与结论不相符，选项D错误；
E．带电粒子在匀强电场中的运动，粒子受到的是恒定的电场力，与结论相符，选项E正确；故选ABE。
11．2
【解析】
试题分析：质量为2kg的质点，从静止开始沿某一方向做匀加速直线运动，根据v2=2ax得：，则动量：；根据题意，可知：，解得质点的加速度为：a=2m/s2
考点：动量
【名师点睛】本题考查动量的表达式以、运动学公式和牛顿第二定律的综合运用，难度不大，需掌握匀变速直线运动的规律，并能灵活运用．
12．10Ns
【解析】根据冲量的概念可知，2s内物体受到的合力的冲量大小为：F合t=(F-mg)t=(20-15)×2N?s=10 N?s
13．
【解析】
以气体为研究对象，以喷出气体的方向为正方向，根据动量定理可得：
其中：
解得：
14．（1）3m/s (2)
【解析】
(1)小球被抛出后到绳拉紧前做平抛运动，绳拉紧时小球下落高度为：
水平位移：
平抛运动时间：
则小球抛出速度：
(2)绳拉紧前瞬间，小球竖直分速度?：
根据水平速度与竖直速度的关系知小球合速度恰沿绳方向向外，绳拉紧时使小球速度减为0，绳对小球的冲量：
代入数据解得：，负号表示方向沿BO方向；则绳对支点的冲量大小为，方向沿OB方向.??
答:(1)小球水平抛出的初速度为3m/s.
(2)在绳被拉紧的瞬间，支点O受到的冲量为大小为，方向沿绳向外.
15．（1）400N·s（2）2300N
【解析】
（1）由得
=0.8s
由得
=400N·s
（2）由得
v1=8m/s
由得
=10m/s
设竖直向下为正方向
由
得
=2300N