2024高中物理第十六章动量守恒定律2动量和动量定理课时训练新人教版选修3_5

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动量和动量定理

题组一动量和动量变化

1.(多选)若一个物体的动量发生了变化,则物体运动的(质量不变)() A.速度大小一定改变了 B.速度方向一定改变了 C.速度一定变化了 D.加速度一定不为零

解析:动量由速度和质量共同决定,质量不变时,动量发生变化的原因只能是速度发生了变化,而速度是矢量,速度变化可能是大小变了,也可能是方向变了,也可能大小、方向都变。 答案:CD

2.在任何相等的时间内,物体动量的变化总是相等的运动不可能是() A.匀变速运动B.匀速圆周运动 C.自由落体运动

D.平抛运动

解析:在任何相等的时间Δt内,物体的动量的变化Δp总是相等,则动量的变化率相等,即物体受恒力作用,在恒力作用下物体必做匀变速运动,故不可能是B。 答案:B 3.

一质量为m的小球以速度v在水平面内做匀速圆周运动,从如图中的A点转过90°到达B点,小球动量的变化量是多少?

解析:如图所示。由于初、末动量不在一条直线上,由平行四边形定则可知

Δp=mΔv=mv。

与A点动量方向的夹角为135°。 答案:mv,与A点动量夹角为135°。 题组二冲量 4.

水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停止,两物体的v-t图象如图所示,图中AB∥CD,则() 最新教育教学资料精选

最新教育教学资料精选 A.F1的冲量大于F2的冲量 B.F1的冲量等于F2的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等

解析:设F1、F2的作用时间分别为t1、t2,则由题图知t1

F1t1-Fft1=mvA;对b同理有F2t2-Fft2=mvC。由图象知,vA=vC,t1F1t1,即选项A、B错误。

答案:C 5.

如图所示,在倾角α=37°的斜面上,有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求物体下滑2 s的时间内,物体所受各力的冲量和合外力的冲量。(g取10 m/s,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

解析:物体沿斜面下滑过程中,受重力、支持力和摩擦力的作用。冲量I=Ft,是矢量。

重力的冲量

2

IG=G·t=mg·t=5×10×2 N·s=100 N·s,

方向竖直向下。 支持力的冲量

IFN=FN·t=mgcos α·t=5×10×0.8×2 N·s=80 N·s,

方向垂直于斜面向上。 摩擦力的冲量

IFf=Ff·t=μmgcos α·t=0.2×5×10×0.8×2 N·s=16 N·s,

方向沿斜面向上。

合外力的冲量可以由合外力与时间的乘积求出

I合=F合t=(mgsin α-μmgcos α)·t=5×10×(0.6-0.2×0.8)×2 N·s=44 N·s,

方向沿斜面向下。

合外力的冲量也可以由各外力的冲量的矢量和求出

I合=IGsin α-IFf=(100×0.6-16) N·s=44 N·s。

答案:IG=100 N·s,方向竖直向下

IFN=80 N·s,方向垂直于斜面向上 IFf=16 N·s,方向沿斜面向上 I合=44 N·s,方向沿斜面向下

6.一质量为m的小球,以初速度v0沿水平方向射出,恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上,并立即沿反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的。求在碰撞过程中斜面对小球的冲量的大小。 解析:

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小球在碰撞斜面前做平抛运动。设刚要碰撞斜面时小球速度为v,由题意,v的方向与竖直线的夹角为30°,且水平分量仍为v0,如图所示。由此得v=2v0。 的方向为正方向,则斜面对小球的冲量为

①

碰撞过程中,小球速度由v变为反向的v,碰撞时间极短,可不计重力的冲量,由动量定理,设反弹速度

I=m-m·(-v)。 ②

由①②得I=mv0。 答案:mv0 题组三动量定理

7.下列对几种物理现象的解释中,正确的是() A.击钉时不用橡皮锤,是因为橡皮锤太轻 B.跳高时,在沙坑里填沙,是为了减小冲量 C.推车时推不动,是因为合外力冲量为零

D.动量相同的两个物体受相同的制动力的作用,质量小的先停下来

解析:根据Ft=Δp,可知选项A中橡皮锤与钉作用时间长,作用力小;选项B中冲量相同,减小的是冲力而不是冲量;选项C中车不动,其动量变化量为零,则合外力冲量为零;选项D中两物体Δp、F相同,故t应相同。故选项C正确。 答案:C

8.质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/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 kg·m/s。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 N。(g取10 m/s)

解析:①取反弹速度方向为正方向,动量变化为Δp=mv-mv0=0.2×4 kg·m/s-(-0.2×6) kg·m/s=2 kg·m/s;②由动量定理有(FN-mg)t=Δp,代入数据解得FN=12 N。 答案:212 9.

2

质量是60 kg的建筑工人不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护作用,最后使人悬挂在空中。已知弹性安全带缓冲时间为1.2 s,安全带伸直后长5 m,求安全带所受的平均冲力。(跌落前,安全带的固定端和建筑工人在同一高度,g取 10 m/s)

解析:人下落为自由落体运动,下落到底端时的速度为v==10 m/s

取人为研究对象,在人和安全带相互作用的过程中,人受到重力mg和安全带给的力F,取F方向为正方向,由动量定理得(F-mg)t=0-m(-v)

所以F=mg+=1 100 N,方向竖直向上,根据牛顿第三定律得安全带所受的平均冲力

2

F'=1 100 N,方向竖直向下。

答案:1 100 N,方向竖直向下 最新教育教学资料精选