高中物理 16.2动量和动量定理课时训练（含解析）新人教版选修35.doc

16.2动量和动量定理【小题达标练】一、选择题1.关于冲量,下列说法正确的是()a.冲量是物体动量变化的原因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.冲量的方向就是物体运动的方向【解析】选a。力作用一段时间便有了冲量,而力作用一段时间后,物体的运动状态发生了变化,物体的动量也发生了变化,因此说冲量使物体的动量发生了变化,a选项正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量i=ft,与物体处于什么状态无关,物体运动状态的变化情况,是所有作用在物体上的力共同产生的效果,b选项不正确;物体所受冲量i=ft与物体动量的大小p=mv无关,c选项不正确;冲量的方向与物体运动的方向无关,d选项不正确。【总结提升】冲量是矢量,求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积;判断两个力的冲量是否相同,必须满足冲量的大小和方向都相同,缺一不可。2.(多选)下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是()a.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大b.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变c.物体动量增量的方向,就是它所受合外力的冲量方向d.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化就越大【解析】选b、c、d。由动量定理可知,物体所受合外力的冲量,其大小等于动量的变化量的大小,方向与动量增量的方向相同,故a项错,b、c、d项正确。3.(2015大兴区高二检测)篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前。这样做可以()a.减小球对手的冲量 b.减小球对手的冲击力c.减小球的动量变化量 d.减小球的动能变化量【解析】选b。由动量定理ft=p知,接球时两手随球迅速收缩至胸前,延长了手与球接触的时间,从而减小了球的动量变化率,减小了球对手的冲击力,选项b正确。【补偿训练】下列几种物理现象的解释中,正确的是()a.砸钉子时不用橡皮锤,只是因为橡皮锤太轻b.跳高时往沙坑里填沙,是为了减小冲量c.在推车时推不动是因为推力的冲量为零d.动量相同的两个物体受到相同的制动力,两个物体将同时停下来【解析】选d。砸钉子时不用橡皮锤,一是因为橡皮锤太轻,动量改变量小。二是因为缓冲时间长,从而导致冲力小,故a错误;跳高时往沙坑里填沙,是为了延长缓冲时间,减小冲力,b错误;推车时推不动,是由于合外力的冲量为零,但推力冲量不为零,故c错误;由动量定理知,动量相同的两个物体受到相同的制动力,将同时停下来,d正确。4.春节期间孩子们玩“冲天炮”。一只被点燃的“冲天炮”向下喷出气体,在一段时间内竖直向上做匀速直线运动,在这段时间内“冲天炮”()a.受到的合外力方向竖直向上b.受到的合外力的冲量为零c.动量不断增大d.动能不断增大【解题指南】(1)“匀速直线运动”说明物体所受合力为零。(2)“匀速直线运动”亦说明物体动量、动能不变。【解析】选b。在这段时间内“冲天炮”做匀速直线运动,速度不变,所以它的动量、动能均不变,并且“冲天炮”所受合力为零,合力的冲量也为零,选项b正确。5.(多选)(2015济南高二检测)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0.2s,则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是()a.1 m/s b.1.5 m/sc.2 m/s d.2.5 m/s【解析】选c、d。根据题意建立模型,设兔子与树桩的撞击力为f,兔子撞击树桩后速度为零,根据动量定理有-ft=0-mv,所以v=ftm=mgtm=gt=100.2m/s=2 m/s。6.(多选)a、b两球质量相等,a球竖直上抛,b球平抛,两球在运动中空气阻力不计,则下列说法中正确的是()a.相同时间内,动量的变化大小相等,方向相同b.相同时间内,动量的变化大小相等,方向不同c.动量的变化率大小相等,方向相同d.动量的变化率大小相等,方向不同【解析】选a、c。a、b球在空中只受重力作用,因此相同时间内重力的冲量相同,因此两球动量的变化大小相等、方向相同,a选项正确;动量的变化率为pt=mvt=mg,大小相等、方向相同,c选项正确。7.质量为1kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是()a.10 ns,10 ns b.10 ns,-10 nsc.0,10 ns d.0,-10 ns【解题指南】解答本题时应理解以下两点:(1)恒力的冲量可以直接应用定义式求解,也可以利用动量定理求解。(2)利用动量定理求解冲量时要注意动量定理的矢量性。【解析】选d。由图像可知,在前10s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5kgm/s,由动量定理知i1=0;在后10s内末状态的动量p3=-5kgm/s,由动量定理得i2=p3-p2=-10ns,故正确答案为d。【补偿训练】如图所示,跳水运动员从某一峭壁上水平跳出,跳入湖水中,已知运动员的质量m=60kg,初速度v0=10m/s。若经过1s时,速度为v=102m/s,则在此过程中,运动员动量的变化量为(g取10m/s2,不计空气阻力)()a.600 kgm/s b.6002kgm/sc.600(2-1)kgm/s d.600(2+1)kgm/s【解析】选a。运动员所做的是平抛运动,初末速度不在一条直线上,因此不能直接用初、末动量相加减。在此过程中,运动员只受重力作用,因此重力的冲量就等于动量的变化量。所以p=mgt=60101kgm/s=600 kgm/s。二、非选择题8.用0.5kg的铁锤把钉子钉进木头里,打击时铁锤的速度v=4.0m/s,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01s,那么:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力是多大?(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力又是多大?(g取10m/s2)(3)比较(1)和(2),讨论是否要忽略铁锤的重力。【解析】(1)以铁锤为研究对象,不计重力时,只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为f1,取竖直向上为正,由动量定理可得f1t=0-mv所以f1=-0.5(-4.0)0.01n=200 n,方向竖直向上。由牛顿第三定律知,铁锤钉钉子的作用力为200n,方向竖直向下。(2)若考虑重力,设此时受钉子的作用力为f2,对铁锤应用动量定理,取竖直向上为正。(f2-mg)t=0-mv(矢量式)f2=-0.5(-4.0)0.01n+0.510n=205 n,方向竖直向上。由牛顿第三定律知,此时铁锤钉钉子的作用力为205n,方向竖直向下。(3)比较f1与f2,其相对误差为|f2-f1|f1100%=2.5%,可见本题中铁锤的重力可忽略。答案:(1)200n,方向竖直向下(2)205n,方向竖直向下(3)见解析【大题提升练】1.(1)为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水上升了45mm。查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s。据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1103kg/m3)()a.0.15 pab.0.54 pac.1.5 pad.5.4 pa(2)冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程:如图所示,运动员将静止于o点的冰壶(视为质点)沿直线oo推到a点放手,此后冰壶沿ao滑行,最后停于c点。已知冰面和冰壶间的动摩擦因数为,冰壶质量为m,ac=l,co=r,重力加速度为g。求冰壶从o点到a点的运动过程中受到的冲量大小。若将bo段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8,原只能滑到c点的冰壶能停于o点,求a点与b点之间的距离。【解析】(1)选a。选向上为正方向,由动量定理得,pst=mv,即雨滴撞击产生的平均压强p=mstv=vstv=htv,由题中条件可知,ht=4510-33 600m/s,雨水的密度=1103kg/m3,雨滴竖直下落速度约为v=12m/s代入得压强约为p=4510-33 600110312pa=0.15pa。(2)由-mgl=0-12mva2,得va=2gl。由i=mva,将va代入得i=m2gl。设a点与b点之间的距离为s,由-mgs-0.8mg(l+r-s)=0-12mva2,将va代入得s=l-4r。答案:(1)a(2)m2gll-4r2.(1)(多选)一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中。若把在空中下落的过程称为过程,进入泥潭直到停止的过程称为过程,则以下说法正确的是()a.过程中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量b.过程中阻力的冲量的大小等于过程中重力的冲量的大小c.、两个过程中合外力的总冲量等于零d.、两个过程中合外力的总冲量不等于零e.过程中钢珠的动量改变量的大小等于过程中重力的冲量大小(2)质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4 m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞前后的动量变化为多少?若小球与地面的作用时间为0.2 s,则小球受到地面的平均作用力大小为多少?(g取10m/s2)【解析】(1)选a、c、e。过程钢珠只受重力,故只有重力的冲量,由动量定理得,a对;整个过程的动量改变量为零,故过程中合力的冲量的大小等于过程中重力的冲量的大小,b、d错,c、e对。(2)以竖直向上为正方向,则v=4m/s,v=-6m/s,所以小球与地面碰撞前后的动量变化为p=mv-mv=0.24-0.2(-6)kgm/s=2 kgm/s根据动量定理,得(f-mg)t=p所以