2024-2025学年高中物理课时作业2动量含解析教科版选修3-5

PAGEPAGE5课时作业2动量时间：45分钟一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)1．关于动量，下列说法中正确的是(D)A．质量大的物体，动量肯定大B．速度大的物体，动量肯定大C．两物体的质量与其速度大小的乘积相同，两物体的动量肯定相同D．两物体的动能相同，它们的动量可能不同解析：由于p＝mv，可见动量的大小由质量m和速度v的乘积大小确定，因此选项A、B错．由于动量是矢量，其方向为速度v的方向，所以两个物体的质量与速度的乘积大小尽管相同，但当两个物体的速度方向不同时，这两个物体的动量方向就不同，也就是动量不同，可见选项C是错误的．依据动能Ek＝eq\f(1,2)mv2和动量p＝mv知，动能Ek相同的两个物体，则p可能不同，所以选项D正确．2．质量m＝2kg的物体，在光滑水平面上以v0＝4m/s的速度向右运动，受到一个水平向左的力作用一段时间后，速度大小变为4m/s，方向水平向左．设向右的方向为正，则在这个过程中物体动量的变更为(D)A．0 B．16kg·m/sC．－8kg·m/s D．－16kg·m/s解析：依据动量变更Δp＝mvt－mv0.代入数据可得Δp＝[2×(－4)－2×4]kg·m/s＝－16kg·m/s.负号表示动量变更的方向向左．3．“消遣风洞”是一项将科技与惊险相结合的消遣项目，它能在一个特定的空间内把表演者“吹”起来．假设风洞内向上的风速保持不变，表演者调整身体的姿态，通过变更受风面积(表演者在垂直风力方向的投影面积)，来变更所受向上风力的大小．已知人体所受风力大小与受风面积成正比，人水平横躺时受风面积最大，设为S0，站立时受风面积为eq\f(1,8)S0；当受风面积为eq\f(1,2)S0时，表演者恰好可以静止或匀速漂移．如图所示，某次表演中，人体可上下移动的空间总高度为H，表演者由静止以站立身姿从A位置下落，经过B位置时调整为水平横躺身姿(不计调整过程的时间和速度变更)，运动到C位置时速度恰好减为零．关于表演者下落的过程，下列说法中正确的是(D)A．从A至B过程表演者的加速度大于从B至C过程表演者的加速度B．从A至B过程表演者的运动时间小于从B至C过程表演者的运动时间C．从A至B过程表演者动能的变更量大于从B至C过程表演者克服风力所做的功D．从A至B过程表演者动量变更量的数值小于从B至C过程表演者受风力冲量的数值解析：依据题意，风力F＝kS，k·eq\f(S0,2)＝mg，因此人站立时F1＝k·eq\f(S0,8)＝eq\f(mg,4)，平躺时F2＝kS0＝2mg.由A至B过程：mg－F1＝ma1，a1＝eq\f(3g,4)，由B至C过程：F2－mg＝ma2，a2＝g，a1<a2，A错误．因为表演者在A、C位置速度为0，因此vB＝a1tAB＝a2tBC，故tAB>tBC，B错误．从A至B过程表演者的动能变更量大小等于从B至C过程动能变更量大小，从B至C过程，由动能定理有：mghBC－WF2＝0－EkB，WF2＝mghBC＋EkB，C错误．从B至C过程，由动量定理有：mgtBC－F2tBC＝0－mvB，F2tBC＝mgtBC＋mvB>mvB－0，因此D项对．4.如图所示，质量为M的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m的物体．从某一时刻起给m一个水平向右的初速度v0，那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后(D)A．两者的速度均为零B．两者的速度总不会相等C．物体的最终速度为mv0/M，向右D．物体的最终速度为mv0/(M＋m)，向右解析：物体与盒子组成的系统所受合外力为零，物体与盒子前后壁多次往复碰撞后，以速度v共同运动，由动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，故v＝mv0/(M＋m)，向右．5．一木块自由落下，在木块下落途中被一颗飞来的子弹击中，击中后子弹留在木块中，结果木块着地时间未变，但产生了水平方向的偏移，则(A)A．木块是被水平方向飞行的子弹击中的B．木块是被斜向下方向飞行的子弹击中的C．木块在被击中的过程中，在水平方向子弹与木块的总动量不守恒D．木块被击中前后，竖直方向的动量是增加的解析：依题意知，木块着地时间未变，只是水平方向发生侧移，说明木块被子弹击中瞬间竖直方向的速度未发生变更，木块是被水平方向飞行的子弹击中的，水平方向子弹和木块组成的系统动量守恒，故选项中只有A正确．6.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量为m＝1kg的物块，都以v＝4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4m/s时，物块的运动状况是(A)A．做加速运动B．做减速运动C．做匀速运动D．以上运动均有可能解析：薄板足够长，最终物块和薄板达到共同速度v′，取薄板运动方向为正方向，由动量守恒定律得，Mv－mv＝(M＋m)v′v′＝eq\f(3－1×4,3＋1)m/s＝2m/s共同运动速度的方向与薄板初速度的方向相同．在物块和薄板相互作用过程中，薄板始终做匀减速运动，而物块先沿负方向减速到速度为零，再沿正方向加速到2m/s.当薄板速度为v1＝2.4m/s时，设物块的速度为v2，由动量守恒定律得：Mv－mv＝Mv1＋mv2v2＝eq\f(M－mv－Mv1,m)＝eq\f(2×4－3×2.4,1)m/s＝0.8m/s即此时物块的速度方向沿正方向，故物块正做加速运动，选项A正确．7．将质量为0.5kg的小球以20m/s的初速度竖直向上抛出，不计空气阻力，g取10m/s2.以下推断正确的是(AD)A．小球从抛出至最高点受到的冲量大小为10N·sB．小球从抛出至落回动身点动量的变更量大小为0C．小球从抛出至落回动身点受到的冲量大小为0D．小球从抛出至落回动身点受到的冲量大小为20N·s解析：小球仅受重力，选竖直向上为正方向，由动量定理，上升过程中小球的冲量I＝0－mv＝－10N·s，故A对．全过程动量的变更量Δp＝－2mv＝－20N·s，冲量大小为20N·s，故D对．8．一粒钢珠从静止状态起先自由下落，然后陷入泥潭中．若把钢珠在空中下落的过程称为过程Ⅰ，进入泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ，则(AC)A．过程Ⅰ中钢珠的动量的变更量等于重力的冲量B．过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小C．整个过程中合外力的总冲量等于零D．过程Ⅱ中钢珠的动量的变更量等于零解析：依据动量定理可知，在过程Ⅰ中，钢珠从静止状态自由下落，不计空气阻力，钢珠所受的合外力即为重力，因此钢珠的动量的变更量等于重力的冲量，选项A正确；过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小与过程Ⅱ中重力的冲量的大小之和，明显B选项错误；在Ⅰ、Ⅱ两个过程中，钢珠动量的变更量均不为零，且它们大小相等、方向相反，但从整体看，钢珠动量的变更量为零，故合外力的总冲量等于零，故C选项正确，D选项错误．因此，正确选项为A、C.9．光滑水平面上A、B两小车间有一弹簧如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态．将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是(ACD)A．两手同时放开后，系统总动量始终为零B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C．先放开左手，后放开右手，总动量向左D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧复原原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不肯定为零解析：A项，在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量始终为零．B项，先放开左手，再放开右手后，两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的．C项，先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左．D项，无论何时放开手，只要是两手都放开就满意动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变．若同时放开，那么作用后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量也是守恒的，但不为零．二、非选择题10．羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342km/h，假设球飞来的速度为90km/h，运动员将球以342km/h的速度反向击回．设羽毛球的质量为5g，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变更量；(2)在运动员的这次扣杀中，羽毛球的速度变更、动能变更各是多少？答案：(1)0.600kg·m/s，方向与球飞来的方向相反(2)120m/s，方向与初速度方向相反21J解析：(1)以球飞来的方向为正方向，则p1＝mv1＝5×10－3×eq\f(90,3.6)kg·m/s＝0.125kg·m/s.p2＝mv2＝－5×10－3×eq\f(342,3.6)kg·m/s＝－0.475kg·m/s所以动量的变更量Δp＝p2－p1＝－0.475kg·m/s－0.125kg·m/s＝－0.600kg·m/s.即羽毛球的动量变更量大小为0.600kg·m/s，方向与球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初速度：v＝25m/s，羽毛球的末速度：v′＝－95m/s，所以Δv＝v′－v＝－120m/s.羽毛球的初动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2＝1.56J，羽毛球的末动能：Ek′＝eq\f(1,2)mv′2＝22.56J．所以ΔEk＝Ek′－Ek＝21J.11．为了采集木星和火星之间星云的标本，将航天器制成勺形，星云物质彼此间相对静止．航天器质量为104kg，正以10km/s的速度运行，星云物质速度为100m/s，方向与航天器相同，航天器没有开启动力装置．假如每秒钟可搜集10kg星云物质，一个小时后航天器的速度变为多少？(以上速度均相对于同一惯性参考系)答案：2252m/s解析：由动量守恒定律有m航v航＋Δmv云＝(m航＋Δm)v，代入数据解得v＝2252m/s.12．质量为1000kg的轿车与质量为4000kg的货车迎面相撞．碰撞后两车绞在一起，并沿货车行驶方向运动一段路程后停止(如图所示)．从事故现场测出，两车相撞前，货车的行驶速度为54km/h，撞后两车的共同速度为18km/h.该段马路对轿车的限速为100km/h，试推断轿车是否超速行驶．答案：轿车超速行驶解析：碰撞中两车间的相互作用力很大，可忽视两车受到的其他作用力，近似认为两车在碰撞过程中动量守恒．设轿车质