2024-2025學(xué)年高中物理第1章動量守恒研究1動量定理課時練習(xí)含解析魯科版選修3-5

PAGE7-動量定理(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.我們都有這樣的閱歷,玻璃杯落在水泥地面上會破裂,而從相同的高度落在地毯上不會破裂,對這一現(xiàn)象的說明,正確的是 ()A.玻璃杯落到水泥地面上的動量較大B.玻璃杯落到水泥地面上的沖量較大C.玻璃杯落到地毯上動量的變更量較小D.玻璃杯落到地毯上,減速時間較長,受到的沖擊力較小【解析】選D。杯子從同一高度掉下,與水泥地面或地毯接觸前瞬間速度相同,動量相同,與水泥地面或地毯上作用后速度均變?yōu)榱?杯子動量的變更相同。由動量定理可知,杯子受到合外力的沖量相同,故A、B、C錯誤;杯子與水泥地面作用時間短,杯子與地毯作用時間長,減速時間長,由動量定理Δp=Ft,Δp相同,可推斷出D正確。2.用一根細線懸掛一個重物,把重物拿到肯定高度后突然釋放,重物可將線拉斷,假如在細線上端拴一段橡皮筋,再從同樣高度釋放重物,細線不再被拉斷,這是因為拴上橡皮筋后在細線繃直時與不拴橡皮筋相比較()A.重物的動量減小 B.重物動量變更量減小C.重物所受沖量減小 D.重物動量的變更率減小【解析】選D。兩次從相同的高度釋放重物,直到細線繃直的一瞬間,重物都是做自由落體運動,由動能定理可知:mgh=mv2,解得v=,則兩過程中,重物的末速度都相等,由p=mv可知,重物的動量沒有減小,故A錯誤。依據(jù)動量定理ΔI=Δp=0-mv=-mv知,動量變更量相等,重物所受沖量等于自身動量變更量,故兩次重物所受沖量相等,故C錯誤。動量變更率為=F,第一次釋放,重物在很短的時間內(nèi)減速到0,而其次次釋放過程中重物減速到0的時間更長,兩次減速過程動量變更值相等,故重物動量的變更率減小。3.(多選)一個筆帽直立于放在水平桌面的紙條上,將紙條從筆帽下抽出時,假如緩慢拉動紙條筆帽必倒;若快速拉紙條,筆帽可能不倒,以下說法中正確的是()A.緩慢拉動紙條時,筆帽受到的沖量小B.緩慢拉動紙條時,筆帽的動量變更大C.快速拉動紙條時,筆帽受到的沖量小D.快速拉動紙條時,紙條對筆帽水平作用力大【解析】選B、C。抽動紙條時,筆帽受到的是滑動摩擦力,故不論快抽還是慢抽,筆帽受到的摩擦力均相等;故D錯誤;在快速抽動時,紙條與筆帽作用時間短,則摩擦力產(chǎn)生的沖量要小,動量變更小,故B、C正確,A錯誤?！炯庸逃?xùn)練】從高處跳到低處時,為了平安,一般都是讓腳尖著地,這樣做是為了()A.減小沖量B.減小動量的變更量C.增大與地面的沖擊時間,從而減小沖力D.增大人對地面的壓強,起到平安作用【解析】選C。腳尖先著地,接著漸漸到整個腳著地,延緩了人落地時動量變更所用的時間,依動量定理可知,人落地動量變更量為定值,這樣就減小了地面對人的沖力,故C正確。4.如圖所示,p1、p2分別表示物體受到?jīng)_量前后的動量,短線的大小為15kg·m/s,長線的大小為30kg·m/s,A.甲和乙 B.乙和丁C.甲和丙 D.丙和丁【解析】選C。據(jù)動量定理知,物體所受沖量等于動量變更,若規(guī)定向右為正方向,Δp甲=(-15-30)kg·m/s=-45kg·m/s,Δp乙=(30-15)kg·m/s=15Δp丙=(-30-15)kg·m/s=-45kg·m/s,Δp丁=(15-30)kg·m/s=-15kg·5.如圖為跳水運動員打算進行跳板跳水訓(xùn)練。從起跳到落水前過程的路徑為拋物線,將運動員從最高點到入水前的運動過程記為Ⅰ,運動員入水后到最低點的運動過程記為Ⅱ,忽視空氣阻力,則運動員 ()A.過程Ⅰ的動量變更率漸漸增大B.過程Ⅰ、Ⅱ的總動量變更量為零C.過程Ⅰ的動量變更量等于重力的沖量D.過程Ⅱ的動量變更量等于重力的沖量【解析】選C。過程Ⅰ的動量變更率等于運動員的重力,則不變,選項A錯誤;運動員在最高點的速度不為零,末速度為零,則過程Ⅰ、Ⅱ的動量變更量不等于零,故B錯誤;由動量定理,過程Ⅰ中動量變更量等于重力的沖量,即為mgt,故C正確;過程Ⅱ的動量變更量等于合外力的沖量,不等于重力的沖量,故D錯誤。6.一個質(zhì)量為0.5kg的物體,從靜止起先做直線運動,物體所受合外力F隨時間t變更的圖象如圖所示,則在時刻t=8s時,A.2m/sB.8m/sC.16【解析】選C。F-t圖象的面積表示沖量,在上方為正,在下方為負,故依據(jù)動量定理可得(2×2+×2×1-×2×2+2×2+×2×1)N·s=mv-0,其中m=0.5kg,解得第8s末的速度為v=16m/s,C二、非選擇題(本題共2小題,共24分)7.(12分)(2024·廈門高二檢測)一個質(zhì)量為m=0.4kg的足球以10m/s的速度水平飛向球門。守門員躍起用雙拳將足球以12m/s的速度反方向擊出,守門員觸球時間約為0.1【解析】選定足球原運動方向為正方向。依據(jù)動量定理·Δt=p′-p,這里為足球在水平方向受到的平均作用力,Δt為擊球的時間,p′為擊球后足球的動量,p為足球原來的動量。設(shè)足球的質(zhì)量為m,擊球先、后的速度分別為v和v′,于是可得到====N=-88N?？梢?足球受到的平均作用力為88N,方向與原來速度方向相反。答案:88N方向與原來速度方向相反8.(12分)質(zhì)量m=5kg的物體在恒定水平推力F=5N的作用下,自靜止起先在水平路面上運動,t1=2s時撤去推力F,物體又經(jīng)t2=3s停下來【解題指南】解答本題要把握以下兩點:(1)方法選擇:可以用勻變速直線運動結(jié)合牛頓其次定律來求解。(2)假如選用動量定理求解,在過程選擇上可以分段求解,或者對全過程應(yīng)用動量定理?！窘馕觥拷夥ㄒ?取前2s探討,設(shè)2s末的速度為v,取物體運動的方向為正方向,對物體運用動量定理可得(F-f)t1=mv-0 ①再取后3s探討,仍由動量定理得-ft2=0-mv,得ft2=mv ②由①②得(F-f)t1=ft2,代入數(shù)據(jù)可得f=2N。解法二:取全過程探討,由動量定理可得Ft1-f(t1+t2)=0-0所以f==N=2N解法三:設(shè)滑動摩擦力為f,則物體在前2s內(nèi)的加速度大小a=物體在2s末的速度v=at1物體在后3s的加速度大小a′=物體以加速度a′做勻減速運動,則0-v=-a′t2聯(lián)立解得f=2N。答案:2N【總結(jié)提升】各力作用時間不相同問題的處理方法(1)若物體在運動過程中所受的各個力的作用時間不同,則可按受力狀況分成若干階段求解。(2)若物體在運動過程中所受的各個力不同,也可當(dāng)成一個全過程求解,此時將“合外力的沖量”理解為“外力的總沖量”。(3)若物體在運動過程中所受力的個數(shù)變更,但各階段均可視為恒力,可用牛頓其次定律結(jié)合運動學(xué)公式求解。(15分鐘·40分)9.(6分)為了探討小球由靜止釋放后撞擊地面彈跳的規(guī)律,小俞同學(xué)利用運動傳感器采集數(shù)據(jù)并作出了如圖所示的v-t圖象,小球質(zhì)量為0.6kg,空氣阻力不計,重力加速度g=10m/sA.橫坐標(biāo)每一小格表示的時間是1sB.小球下落的初始位置離地面的高度為3.6C.小球第一次反彈的最大高度為1.25D.小球第一次撞擊地面時地面對小球的平均作用力為66N【解析】選C。小球下落時做自由落體運動,加速度大小為g,則對下落過程可知,落地時速度為6m/s,故用時t=s=0.6s,圖中對應(yīng)6個小格,故每一小格表示0.1s,A錯誤;小球下落的初始位置離地面的高度為h=×10×0.62m=1.8m,B錯誤;第一次反彈后加速度大小也為g,為豎直上拋運動h=×10×0.52m=1.25m,C正確;由圖可知,向下為正方向,碰撞時間約為0.1s;依據(jù)動量定理可知:mgt-Ft=mv′-mv;代入數(shù)據(jù)解得:F=7210.(6分)(多選)一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)起先自由下落,然后陷入泥潭中。若把其在空中下落的過程稱為過程Ⅰ,進入泥潭直到停止的過程稱為過程Ⅱ,則()A.過程Ⅰ中鋼珠的動量的變更量等于重力的沖量B.過程Ⅱ中阻力的沖量的大小等于過程Ⅰ中重力的沖量的大小C.Ⅰ、Ⅱ兩個過程中合外力的總沖量等于零D.過程Ⅱ中鋼珠的動量的變更量等于零【解析】選A、C。對過程Ⅰ,鋼珠只受重力,依據(jù)動量定理,A正確;對過程Ⅱ,由動量定理得:G·t2-F阻·t2=0-mv,則B、D錯;全過程Δp=0,則C正確。11.(6分)物體A和B用輕繩相連,掛在輕彈簧下靜止不動,如圖(a)所示,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為M,當(dāng)連接A、B的繩突然斷開后,物體A上升經(jīng)某一位置時的速度大小為v,這時物體B的下落速度大小為u,如圖(b)所示,在這段時間里,彈簧的彈力對物體A的沖量為 ()A.mv B.MuC.mv+Mu D.mv+mu【解析】選D。對B由動量定理得:Mgt=Mu-0,設(shè)彈簧沖量為I,對A由動量定理得:I-mgt=mv-0,聯(lián)立解得:I=mv+mu,A、B、C錯誤,D正確。12.(22分)蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目。一個質(zhì)量為60kg的運動員,從離水平網(wǎng)面高3.2m處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面高5.0m處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s。若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當(dāng)作恒力處理,求此力的大小?！窘馕觥拷夥ㄒ?分段處理自由下落過程:由=2gh1可得運動員剛接觸網(wǎng)時的速度v1==m/s=8m/s,方向向下。豎直上升過程:由=2gh2可得運動員剛離開網(wǎng)時的速度v2==m/s=10m/s,方向向上,運動員與網(wǎng)接觸的過