新教材适用2023-2024学年高中物理第一章动量与动量守恒定律2.动量定理课后训练教科版选择性必修第一册

2.动量定理课后训练巩固提升基础巩固1.关于动量,下列说法正确的是()A.速度大的物体,它的动量一定也大B.动量大的物体,它的速度一定也大C.只要物体运动的速度大小不变,物体的动量也保持不变D.质量一定的物体,动量变化越大,该物体的速度变化一定越大答案:D解析:动量由质量和速度共同决定,只有质量和速度的乘积大,动量才大,选项A、B均错误;动量是矢量,只要速度方向变化,动量也发生变化,选项C错误;由Δp=mΔv知选项D正确。2.对于力的冲量,下列说法正确的是()A.力越大,力的冲量就越大B.作用在物体上的力大,力的冲量不一定大C.若力F1大小与其作用时间t1的乘积F1t1等于力F2大小与其作用时间t2的乘积F2t2,则这两个力的冲量相同D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量为零答案:B解析:力的冲量I=Ft,与力和时间两个因素有关,力大而作用时间短,冲量不一定大,选项A错误,B正确;冲量是矢量,既有大小也有方向,冲量相同是指大小和方向都相同,选项C错误;冲量的大小与物体的运动状态无关,选项D错误。3.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉到地面上的P点,若以速度2v抽出纸条,则铁块落地点()A.仍在P点B.在P点左侧C.在P点右侧不远处D.在P点右侧原水平位移的两倍处答案:B解析:以速度2v抽出纸条时,纸条对铁块的作用时间变短,而纸条对铁块的作用力不变,故与以速度v抽出相比,纸条对铁块的冲量I减小,铁块获得的动量减小,平抛的初速度减小,水平射程减小,故落在P点的左侧。4.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=70kg,初速度v0=5m/s,若经过1s时,速度为v=55m/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.700kg·m/sB.3505kg·m/sC.350(5-1)kg·m/sD.350(5+1)kg·m/s答案:A解析:根据动量定理得Δp=F合t,即Δp=mgt=70×10×1kg·m/s=700kg·m/s,故选项A正确。5.(原创题)图(a)是在机械上经常应用的力传感器,该传感器适用力的控制及测量,更可装入仪器内部,以便对工作过程中的力进行监控,某工程师在应用水平拉力进行微小测量时得到拉力F的F-t图像(忽略水平面摩擦力),如图(b)所示,已知物体质量为0.5kg,则4s末的速度是()(a)(b)A.0.5m/s B.1m/sC.2m/s D.3m/s答案:C解析:由动量定理可知,F1t1+0+F2t2+F3t3=mv-0,得v=F1t1+0+F26.人们常说“滴水穿石”,请你根据下面所提供的信息,估算水对石头的冲击力的大小。一瀑布落差为h=20m,水流量为Q=0.10m3/s,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零。落在石头上的水立即流走,在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力,g取10m/s2。答案:2×103N解析:设水滴下落与石头碰前速度为v,则有mgh=12mv设时间Δt内有质量为Δm的水冲到石头上,石头对水的作用力为F,由动量定理得-FΔt=0-Δmv又因Δm=ρQΔt联立得F=ρQ2gh=2×10由牛顿第三定律,水对石头的作用力为F'=F=2×103N。能力提升1.质量为1kg的物体做直线运动,其速度—时间图像如图所示,则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是()A.10N·s,10N·sB.10N·s,-10N·sC.0,10N·sD.0,-10N·s答案:D解析:由题图可知,在前10s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10s内末状态的动量p3=-5kg·m/s,由动量定理得I2=p3-p2=-10N·s,故D正确。2.太空中的尘埃对飞船的碰撞会阻碍飞船的飞行,质量为M的飞船飞入太空尘埃密集区域时,需要开动引擎提供大小为F的平均推力才能维持飞船以恒定速度v匀速飞行。已知尘埃与飞船碰撞后将完全黏附在飞船上,则在太空尘埃密集区域单位时间内黏附在飞船上尘埃的质量为()A.M+Fv B.FC.M-Fv D.答案:D解析:设单位时间内黏附在飞船上尘埃的质量为m,以单位时间内黏附在飞船上的尘埃为研究对象,根据动量定理有Ft=mv-0,其中t=1s,可得m=Fv,D3.(多选)如图所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点速度减为零。不计空气阻力,重力加速度为g。关于小球下落的整个过程,下列说法正确的是()A.小球的机械能减少了mg(H+h)B.小球克服阻力做的功为mghC.小球所受阻力的冲量大于m2D.小球动量的变化量等于所受阻力的冲量答案:AC解析:小球在整个过程中,动能变化量为零,重力势能减小mg(H+h),则小球的机械能减小了mg(H+h),所以A正确;对全过程运用动能定理得mg(H+h)-Wf=0,则小球克服阻力做功Wf=mg(H+h),故B错误;根据运动学规律,小球落到地面的速度v=2gH,对进入泥潭的过程运用动量定理得IG-IF=0-m2gH,可知阻力的冲量为IF=IG+m2gH,即大于m2gH,故C正确;对全过程分析,运用动量定理知,动量的变化量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和4.图(a)为杂技中的“顶竿”表演,水平地面上演员B用肩部顶住一根长直竹竿,另一演员A爬至竹竿顶端完成各种动作。某次顶竿表演结束后,演员A自竿顶由静止开始下落。滑到竿底时速度正好为零,然后屈腿跳到地面上,演员A、B质量均为50kg,长竹竿质量为5kg,A下滑的过程中速度随时间变化的图像如图(b)所示。重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是()(a)(b)A.竹竿的总长度约为3mB.0~6s内,演员B对地面的压力大小始终为1050NC.0~6s内,竹竿对演员B的压力的冲量大小为3300N·sD.演员A落地时向下屈腿,是为了缩短作用时间以减小地面的冲击力答案:C解析:由v-t图像可知竹竿的总长度l=12×2×6m=6m,故A错误;演员A在0~4s内,加速向下运动,属于失重,在4~6s内,加速度向上,属于超重,则0~6s内,演员B对地面的压力大小改变,故B错误;在0~4s内,由图像可知加速度为a1=0.5m/s2,则mg-Ff1=ma1,解得Ff1=475N,此过程竹竿对演员B的压力FN1=Ff1+m1g=525N,在4~6s内,由图像可知加速度为a2=-1m/s2,则mg-Ff2=ma2,解得Ff2=550N,此过程竹竿对演员B的压力FN2=Ff2+m1g=600N,所以0~6s内,竹竿对演员B的压力的冲量大小为I=I1+I2=525×4N·s+600×2N·s=3300N·s,故C正确;演员A落地时向下屈腿,是为了延长作用时间以减小地面的冲击力,故D5.(原创题)(多选)在某次机车检测中,机车与拖车脱钩发生状况。如图所示,质量为M的机车带着质量为m的拖车在平直轨道上以加速度a匀加速前进,当速度为v0时拖车突然与机车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。若机车的牵引力一直未变,车与路面间的动摩擦因数为μ,则从脱钩到拖车刚停下的过程中,下列说法正确的是()A.机车和拖车整体所受合外力为零B.机车和拖车整体机械能守恒C.从脱钩到拖车刚停下用时vD.拖车刚停下时机车的速度为(M+答案:CD解析:机车和拖车整体所受合外力不为零,选项A错误;机车和拖车整体除重力之外的其他力做功之和大于零,系统机械能增加,选项B错误;以拖车为研究对象,由牛顿第二定律得-μmg=ma',则a'=-μg,由-v0=a't得,拖车脱钩后到停止经历的时间为t=v0μg,选项C正确;全过程系统受到的合外力始终为(M+m)a,末状态拖车的动量为零,全过程对系统应用动量定理可得(M+m)a·v0μg=Mv'-(M+m)v0,解得v'=(M+6.为了研究台风的危害,某同学找来横截面积为0.5m2的立方体物块模拟人体,质量为60kg,物块放在水平地面上,物块与地面的动摩擦因数为0.1,假设风垂直吹在横截面上,风与物块接触后相对物块四散(空气沿物块运动方向无相对速度),整个过程中物块无翻滚,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,空气密度约为1.2kg/m3,重力加速度g取10m/s2。试估算:(1)风速至少为多大时,可以把物块吹动?(2)若物块前方无任何障碍物,15级(50m/s)风持续吹物块,物块能获得的最大速度为多大?答案:(1)10m/s(2)40m/s解析:(1)若能把物块吹动,则风给物块的作用力至少应等于最大静摩擦力,最大静摩擦力为Ff=μmg=0.1×600N=60N①设风给物块的力为F,则物块给风的力也为F,选择极短时间Δt时间内吹到物块上的风为研究对象,根据动量定理得FΔ