高中物理人教版选修3-5自测作业 第16章 第2节 动量和动量定理 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5自测作业 第16章 第2节 动量和动量定理 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-20 14:50:20 | ||
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文档简介
第十六章 第二节
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．关于动量的概念，下列说法正确的是( A )
A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向
B．物体的加速度不变，其动量也一定不变
C．物体的动能不变，其动量也一定不变
D．物体的动量越大，其惯性也越大
解析：动量具有瞬时性，任一时刻物体的动量方向，即为该时刻的速度方向，选项A正确。加速度不变，则物体速度的变化率恒定，而运动的速度均匀变化，故其动量也均匀变化，选项B错误。物体的动能不变，则物体速度的大小不变，方向不确定，故其动量也一定不变是错误的，选项C错误。惯性由物体质量决定，物体的动量越大，其质量并不一定越大，惯性也不一定越大，选项D错误。故选A。
2．运动员向球踢了一脚(如图)，踢球时的力F＝100 N，球在地面上滚动了t＝10 s停下来，则运动员对球的冲量为( D )
A．1 000 N·s B．500 N·s
C．零 D．无法确定
解析：滚动了t＝10 s是地面摩擦力对足球的作用时间。不是踢球的力的作用时间，由于不能确定人作用在球上的时间，所以无法确定运动员对球的冲量。
3．(2020·广西省来宾市高二年级调研) 如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v2的初速度冲上传送带，最后又滑回，已知v1＜v2，则物块在传送带上运动过程中合力对物块的冲量大小为 ( D )
A．2mv1 B．2mv2
C．m(v2－v1) D．m(v1＋v2)
解析：由于v2>v1，则物块返回到P点的速度大小为v1，根据动量定理可知，合力的冲量I合＝mv1＋mv2，故D项正确。
4．(2020·河南省洛阳市高二下学期期中)一个笔帽竖立于放在水平桌面的纸条上，将纸条从笔帽下抽出时，如果缓慢拉动纸条笔帽必倒；若快速拉纸条，笔帽可能不倒，以下说法中正确的是( BC )
A．缓慢拉动纸条时，笔帽受到的冲量小
B．缓慢拉动纸条时，笔帽的动量变化大
C．快速拉动纸条时，笔帽受到的冲量小
D．快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力大
解析：抽动纸条时，笔帽受到的是滑动摩擦力，故不论快抽还是慢抽，笔帽受到的摩擦力均相等；故D错误；在快速抽动时，纸条与笔帽作用时间短，则摩擦力产生的冲量要小，动量变化小，故B、C正确A错误。
5．古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是( CD )
A．1 m/s B．1.5 m/s
C．2 m/s D．2.5 m/s
解析：根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子撞击后速度为零，根据动量定理有Ft＝mv，所以v＝＝＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s。故选CD。
二、非选择题
6．在水平力F＝30 N的作用下，质量m＝5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？(g取10 m/s2)
答案：12 s
解析：用动量定理求解，研究全过程。选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、终状态的物体速度都等于零。
取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得
(F－μmg)t1＋(－μmg)t2＝0
解得t2＝t1＝×6 s＝12 s。
7．一个质量为m＝0.4 kg的足球以10 m/s的速度水平飞向球门。守门员跃起用双拳将足球以12 m/s的速度反方向击出，守门员触球时间约为0.1 s，问足球受到的平均作用力为多大？方向如何？
答案：88 N，方向与原来速度方向相反
解析：选定足球原运动方向为正方向。根据动量定理·Δt＝p′－p，这里为足球在水平方向受到的平均作用力，Δt为击球的时间，p′为击球后足球的动量，p为足球原来的动量。设足球的质量为m，击球先、后的速度分别为v和v′，于是可得到＝＝＝＝ N＝－88 N。
可见，足球受到的平均作用力为88 N，方向与原来速度方向相反。
能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．(2020·江苏省新沂市润新学校高三下学期3月第3次线上考试)地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡在洛阳制成，早于欧洲1700多年，如图所示，为一现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为h，当感知到地震时，质量为m的铜珠(初速度为零)离开龙口，落入蟾蜍口中，与蟾蜍口碰撞的时间约为t，则铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小约为 ( A )
A．＋mg B．
C． D．－mg
解析：铜珠做自由落体运动，落到蟾蜍口的速度为：v＝ ，以竖直向上为正方向，根据动量定理可知：Ft－mgt＝0－(－mv)，解得：F＝＋mg，故选项A正确。
2．如图所示，一铁块压着一纸条放在光滑水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为( B )
A．仍在P点
B．在P点左边
C．在P点右边不远处
D．在P点右边原水平位移的两倍处
解析：以v或2v抽纸条时，纸条给铁块的摩擦力不变，以2v抽纸条时，纸条对铁块的作用时间短，对铁块的冲量小，铁块获得的速度小，根据平抛知识可知它的水平射程短，所以落点在P点的左边。
3．(2020·广东省实验中学高二下学期期中)如图为跳水运动员准备进行跳板跳水训练。从起跳到落水前过程的路径为抛物线，将运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员( C )
A．过程Ⅰ的动量变化率逐渐增大
B．过程Ⅰ、Ⅱ的总动量改变量为零
C．过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量
D．过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量
解析：过程Ⅰ的动量变化率等于运动员的重力，则不变，选项A错误；运动员在最高点的速度不为零，末速度为零，则过程Ⅰ、Ⅱ的动量改变量不等于零，故B错误；由动量定理，过程Ⅰ中动量改变量等于重力的冲量，即为mgt，故C正确；过程Ⅱ的动量改变量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误。
4．(2020·天津一中高二下学期模块检测)物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，如图(a)所示，A 的质量为m，B 的质量为M，当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，如图(b)所示，在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为( D )
A．mv B．Mu
C．mv＋Mu D．mv＋mu
解析：对B由动量定理得：Mgt＝Mu－0，对A由动量定理得，设弹簧冲量为I：I－mgt＝mv－0，联立解得：I＝mv＋mu，ABC错误，D正确。
5．静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图像如图所示，则下列说法中正确的是( BCD )
A．0～4 s内物体的位移为零 B．0～4 s内拉力对物体做功为零
C．4 s末物体的动量为零 D．0～4 s内拉力对物体的冲量为零
解析：由图像可知物体在4 s内先做匀加速后做匀减速运动，4 s末的速度为零，位移一直增大，A错；前2 s拉力做正功，后2 s拉力做负功，且两段时间做功代数和为零，故B正确；4 s末的速度为零，故动量为零，故C正确；根据动量定理，0～4秒内动量的变化量为零，所以拉力对物体的冲量为零，故D正确，故选B、C、D。
二、非选择题
6．(2020·广州大学附中高二下学期期末)一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前速度约为30 m/s。则：
(1)试求车祸中车内质量约为60 kg的人受到的平均冲力是多大？
(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，求这时人体受到的平均冲力为多大？
答案：(1)5.4×104 N (2)1.8×103 N
解析：(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m。设运动的时间为t，根据s＝t，
得t＝＝ s。
根据动量定理F·t＝Δp＝mv0，
得F＝＝ N＝5.4×104 N。
(2)若人系有安全带，则F′＝＝ N＝1.8×103 N。
7．2010年1月4日，828米高的全球最高楼——哈里发大楼(此前称为“迪拜塔”)举行了落成启用典礼，如图所示。风速曾是修建的关键，一旦风速超过每秒70米，就必须停止施工，假设风速以v＝70 m/s的速度推进，空气的密度ρ＝1.3 kg/m3，建筑工人的高度h＝1.7 m，平均宽度d＝25 cm，风遇到建筑工人后的速度可认为是零，由此估算大风对建筑工人的冲击力为多少？
答案：2 707 N
解析：1 s内，撞击建筑工人的大风的质量为：
m＝ρSvt
知S＝hd
又因为大风末速度为零，水平方向只受建筑工人对风的阻力作用
所以：Ft＝mv
综合以上三式并代入数据可得：F＝ρv2hd＝2 707 N
即大风对建筑工人的冲击力2 707 N。
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．关于动量的概念，下列说法正确的是( A )
A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向
B．物体的加速度不变，其动量也一定不变
C．物体的动能不变，其动量也一定不变
D．物体的动量越大，其惯性也越大
解析：动量具有瞬时性，任一时刻物体的动量方向，即为该时刻的速度方向，选项A正确。加速度不变，则物体速度的变化率恒定，而运动的速度均匀变化，故其动量也均匀变化，选项B错误。物体的动能不变，则物体速度的大小不变，方向不确定，故其动量也一定不变是错误的，选项C错误。惯性由物体质量决定，物体的动量越大，其质量并不一定越大，惯性也不一定越大，选项D错误。故选A。
2．运动员向球踢了一脚(如图)，踢球时的力F＝100 N，球在地面上滚动了t＝10 s停下来，则运动员对球的冲量为( D )
A．1 000 N·s B．500 N·s
C．零 D．无法确定
解析：滚动了t＝10 s是地面摩擦力对足球的作用时间。不是踢球的力的作用时间，由于不能确定人作用在球上的时间，所以无法确定运动员对球的冲量。
3．(2020·广西省来宾市高二年级调研) 如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v2的初速度冲上传送带，最后又滑回，已知v1＜v2，则物块在传送带上运动过程中合力对物块的冲量大小为 ( D )
A．2mv1 B．2mv2
C．m(v2－v1) D．m(v1＋v2)
解析：由于v2>v1，则物块返回到P点的速度大小为v1，根据动量定理可知，合力的冲量I合＝mv1＋mv2，故D项正确。
4．(2020·河南省洛阳市高二下学期期中)一个笔帽竖立于放在水平桌面的纸条上，将纸条从笔帽下抽出时，如果缓慢拉动纸条笔帽必倒；若快速拉纸条，笔帽可能不倒，以下说法中正确的是( BC )
A．缓慢拉动纸条时，笔帽受到的冲量小
B．缓慢拉动纸条时，笔帽的动量变化大
C．快速拉动纸条时，笔帽受到的冲量小
D．快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力大
解析：抽动纸条时，笔帽受到的是滑动摩擦力，故不论快抽还是慢抽，笔帽受到的摩擦力均相等；故D错误；在快速抽动时，纸条与笔帽作用时间短，则摩擦力产生的冲量要小，动量变化小，故B、C正确A错误。
5．古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是( CD )
A．1 m/s B．1.5 m/s
C．2 m/s D．2.5 m/s
解析：根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子撞击后速度为零，根据动量定理有Ft＝mv，所以v＝＝＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s。故选CD。
二、非选择题
6．在水平力F＝30 N的作用下，质量m＝5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？(g取10 m/s2)
答案：12 s
解析：用动量定理求解，研究全过程。选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、终状态的物体速度都等于零。
取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得
(F－μmg)t1＋(－μmg)t2＝0
解得t2＝t1＝×6 s＝12 s。
7．一个质量为m＝0.4 kg的足球以10 m/s的速度水平飞向球门。守门员跃起用双拳将足球以12 m/s的速度反方向击出，守门员触球时间约为0.1 s，问足球受到的平均作用力为多大？方向如何？
答案：88 N，方向与原来速度方向相反
解析：选定足球原运动方向为正方向。根据动量定理·Δt＝p′－p，这里为足球在水平方向受到的平均作用力，Δt为击球的时间，p′为击球后足球的动量，p为足球原来的动量。设足球的质量为m，击球先、后的速度分别为v和v′，于是可得到＝＝＝＝ N＝－88 N。
可见，足球受到的平均作用力为88 N，方向与原来速度方向相反。
能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．(2020·江苏省新沂市润新学校高三下学期3月第3次线上考试)地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡在洛阳制成，早于欧洲1700多年，如图所示，为一现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为h，当感知到地震时，质量为m的铜珠(初速度为零)离开龙口，落入蟾蜍口中，与蟾蜍口碰撞的时间约为t，则铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小约为 ( A )
A．＋mg B．
C． D．－mg
解析：铜珠做自由落体运动，落到蟾蜍口的速度为：v＝ ，以竖直向上为正方向，根据动量定理可知：Ft－mgt＝0－(－mv)，解得：F＝＋mg，故选项A正确。
2．如图所示，一铁块压着一纸条放在光滑水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为( B )
A．仍在P点
B．在P点左边
C．在P点右边不远处
D．在P点右边原水平位移的两倍处
解析：以v或2v抽纸条时，纸条给铁块的摩擦力不变，以2v抽纸条时，纸条对铁块的作用时间短，对铁块的冲量小，铁块获得的速度小，根据平抛知识可知它的水平射程短，所以落点在P点的左边。
3．(2020·广东省实验中学高二下学期期中)如图为跳水运动员准备进行跳板跳水训练。从起跳到落水前过程的路径为抛物线，将运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员( C )
A．过程Ⅰ的动量变化率逐渐增大
B．过程Ⅰ、Ⅱ的总动量改变量为零
C．过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量
D．过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量
解析：过程Ⅰ的动量变化率等于运动员的重力，则不变，选项A错误；运动员在最高点的速度不为零，末速度为零，则过程Ⅰ、Ⅱ的动量改变量不等于零，故B错误；由动量定理，过程Ⅰ中动量改变量等于重力的冲量，即为mgt，故C正确；过程Ⅱ的动量改变量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误。
4．(2020·天津一中高二下学期模块检测)物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，如图(a)所示，A 的质量为m，B 的质量为M，当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，如图(b)所示，在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为( D )
A．mv B．Mu
C．mv＋Mu D．mv＋mu
解析：对B由动量定理得：Mgt＝Mu－0，对A由动量定理得，设弹簧冲量为I：I－mgt＝mv－0，联立解得：I＝mv＋mu，ABC错误，D正确。
5．静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图像如图所示，则下列说法中正确的是( BCD )
A．0～4 s内物体的位移为零 B．0～4 s内拉力对物体做功为零
C．4 s末物体的动量为零 D．0～4 s内拉力对物体的冲量为零
解析：由图像可知物体在4 s内先做匀加速后做匀减速运动，4 s末的速度为零，位移一直增大，A错；前2 s拉力做正功，后2 s拉力做负功，且两段时间做功代数和为零，故B正确；4 s末的速度为零，故动量为零，故C正确；根据动量定理，0～4秒内动量的变化量为零，所以拉力对物体的冲量为零，故D正确，故选B、C、D。
二、非选择题
6．(2020·广州大学附中高二下学期期末)一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前速度约为30 m/s。则：
(1)试求车祸中车内质量约为60 kg的人受到的平均冲力是多大？
(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，求这时人体受到的平均冲力为多大？
答案：(1)5.4×104 N (2)1.8×103 N
解析：(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m。设运动的时间为t，根据s＝t，
得t＝＝ s。
根据动量定理F·t＝Δp＝mv0，
得F＝＝ N＝5.4×104 N。
(2)若人系有安全带，则F′＝＝ N＝1.8×103 N。
7．2010年1月4日，828米高的全球最高楼——哈里发大楼(此前称为“迪拜塔”)举行了落成启用典礼，如图所示。风速曾是修建的关键，一旦风速超过每秒70米，就必须停止施工，假设风速以v＝70 m/s的速度推进，空气的密度ρ＝1.3 kg/m3，建筑工人的高度h＝1.7 m，平均宽度d＝25 cm，风遇到建筑工人后的速度可认为是零，由此估算大风对建筑工人的冲击力为多少？
答案：2 707 N
解析：1 s内，撞击建筑工人的大风的质量为：
m＝ρSvt
知S＝hd
又因为大风末速度为零，水平方向只受建筑工人对风的阻力作用
所以：Ft＝mv
综合以上三式并代入数据可得：F＝ρv2hd＝2 707 N
即大风对建筑工人的冲击力2 707 N。