2020-2021高中物理3-5分層訓練（一）實驗：探究碰撞中的不變量含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年高中物理人教版選修3-5分層訓練（一）實驗：探究碰撞中的不變量含解析分層訓練(一）實驗:探究碰撞中的不變量［基礎達標練]1．對力的沖量的說法，正確的是（)A．力越大,力的沖量就越大B．作用在物體上的力大，力的沖量不一定大C．F1與其作用時間t1的乘積F1t1等于F2與其作用時間t2的乘積F2t2，則這兩個沖量相同D．靜置于地面的物體受到水平推力F的作用，經(jīng)時間t物體仍靜止，則此推力的沖量為零2．最近，我國為“長征九號"研制的大推力新型火箭發(fā)動機聯(lián)試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展．若某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3km/s,產(chǎn)生的推力約為4.8×106N，則它在1A．1。6×102kgBC．1.6×105kgD3．在物理課堂上，陳老師給同學們做演示實驗：將一個50g的雞蛋從1m的高度掉下,與玻璃缸的撞擊時間約為2A．10NB．102NC．103ND．104N4．據(jù)新華社報道,2018年5月9日凌晨，我國長征系列運載火箭，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心完成第274次發(fā)射任務,成功發(fā)射“高分五號”衛(wèi)星，該衛(wèi)星是世界上第一顆實現(xiàn)對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛(wèi)星．最初靜止的運載火箭點火后噴出質(zhì)量為M的氣體后,質(zhì)量為m的衛(wèi)星(含未脫離的火箭)的速度大小為v，不計衛(wèi)星受到的重力和空氣阻力．則在上述過程中，衛(wèi)星所受沖量大小為（)A．MvB．（M＋m)vC．（M－m）vD．mv5．如圖所示,一小孩把一質(zhì)量為0.5kg的籃球由靜止釋放，釋放后籃球的重心下降的高度為0.8m，反彈后籃球的重心上升的最大高度為0.2m．不計空氣阻力，取重力加速度為A．0.5N·sB．1N·sC．2N·sD．3N·s6．(多選）古時候有“守株待兔”的寓言．假設兔子的質(zhì)量為2kg，以15m/s的速度奔跑，撞樹后反彈的速度為1mA．兔子撞樹前的動量大小為30B．兔子撞樹過程中的動量變化量為28C．兔子撞樹過程中的動量變化的方向與兔子撞樹前的速度方向相同D．兔子受到撞擊力的沖量大小為32N·s7．(多選）關于動量與動能關系的下列說法中，正確的是（)A．一個質(zhì)量為m的物體,其動量p與動能Ek間有p＝eq\r（2mEk）B．兩個質(zhì)量相同的物體，如果動能相等,則它們的動量相同C．兩個質(zhì)量相同的物體,如果動量相同，則它們的動能一定相等D．兩個物體的質(zhì)量比為m1m2＝12，動量大小之比為p1p2＝23,則它們的動能之比為Ek1Ek2＝498．如圖所示,一個質(zhì)量為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0.19.如圖所示，用0。5kg的鐵錘豎直把釘子釘進木頭里，打擊時鐵錘的速度為4。0m/s。如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時間是0。01（1)不計鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力是多少？（2）考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力又是多少？（g取10m/s［能力提升練]10．質(zhì)量為1kg的物體做直線運動，其速度圖象如圖所示．則物體在前10s內(nèi)和后10A．10N·s，10N·sB．10N·s，－10N·sC．0,10N·sD．0，－10N·s11．如圖所示,ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細桿,a、b、c、d位于同一圓周上，a點為圓周的最高點，d點為圓周的最低點．每根桿上都套著一個質(zhì)量相同的小滑環(huán)（圖中未畫出)，三個小滑環(huán)分別從a、b、c處釋放（初速度為零)，關于它們下滑的過程,下列說法正確的是（)A．重力對它們的沖量相同B．彈力對它們的沖量相同C．合外力對它們的沖量相同D．它們的動能增量相同12．如圖所示，H是一種安全氣囊，內(nèi)部存有化學物質(zhì)，當汽車高速前進，受到撞擊時，化學物質(zhì)會在瞬間爆發(fā)產(chǎn)生大量氣體，充滿氣囊，填補在乘員與車前擋風玻璃、儀表板、方向盤之間，防止乘員受傷．若某次事故中汽車的速度是35m/s，乘員沖向氣囊后經(jīng)0.2s停止運動,人體沖向氣囊的質(zhì)量約為40kg，頭部和胸部作用在氣囊上的面積約為400cm2。則在這種情況下，人的頭部和胸部受到平均壓強為多大？相當于多少個大氣壓13．有一宇宙飛船以v＝10km/s的速度在太空中飛行,突然進入一密度為ρ＝10－7kg/m3的微隕石塵區(qū)，假設微隕石與飛船碰撞后即附著在飛船上．欲使飛船保持原速度不變，試求飛船的助推器的助推力應增大為多少．（已知飛船的正橫截面積分層訓練（一）實驗:探究碰撞中的不變量1。解析：力的沖量I＝Ft與力和時間兩個因素有關，力大沖量不一定大，A錯、B對；沖量是矢量，有大小也有方向，沖量相同是指大小和方向都相同,C錯;力和力的作用時間的乘積是這個力的沖量，因此D項中推力的沖量不為零,D錯．選B。答案:B2．解析：設某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體的質(zhì)量為m，對該氣體根據(jù)動量定理有：Ft＝mv－0;解得m＝eq\f(Ft，v)＝eq\f(4.8×106×1，3×103)kg＝1.6×103kg，故選項B正確，A、C、D錯誤．答案：B3．解析：根據(jù)h＝eq\f（1，2)gt2,代入數(shù)據(jù)可得:t≈0.45s，與地面的碰撞時間約為t1＝2ms＝0.002s，全過程根據(jù)動量定理可得:mg(t＋t1）－Ft1＝0，解得沖擊力F＝113N≈102N,故B正確，A、C、D錯誤．答案：B4．解析:衛(wèi)星獲得的速度為v，故根據(jù)動量定理I＝Ft＝mΔv可得衛(wèi)星受到的沖量大小為I＝mv，D正確．答案：D5．解析:由靜止釋放到地面的速度v1＝eq\r（2gh1)＝4m/s,反彈的速度為v2＝eq\r(2gh2）＝2m/s，由動量定理可得地面與籃球相互作用的過程中籃球所受合力的沖量大小為I＝mv2－（－mv1）＝3N·s,故D正確，A、B、C錯誤．答案：D6．解析：兔子撞樹前的動量大?。簆＝mv＝2×15kg·m/s＝30kg·m/s,故A正確；以撞樹前兔子的速度方向為正方向，兔子撞樹后的動量:p′＝mv′＝2×（－1）kg·m/s＝－2kg·m/s，兔子撞樹過程動量變化量：Δp＝p′－p＝（－2－30）kg·m/s＝－32kg·m/s，故B錯誤;兔子撞樹過程中的動量變化的方向與兔子撞樹前的速度方向相反,故C錯誤；由動量定理得：I＝Δp＝－32N·s，則兔子受到撞擊力的沖量大小為32N·s,故D正確．答案：AD7．解析：動量p＝mv，動能Ek＝eq\f(1,2）mv2,則有p＝eq\r（2mEk），故選項A正確；動能相同只能說明速度的大小相等，但方向不一定相同，故動量不一定相同，故選項B錯誤；如果動量相同，則速度的大小一定相等，則動能一定相等，故選項C正確；由動量和動能的關系可知Ek＝eq\f(p2，2m），兩個物體的質(zhì)量比為m1m2＝12，動量大小之比為p1p2＝23，則它們的動能之比為Ek1Ek2＝89，故選項D錯誤．答案：AC8．解析：選定足球原運動方向為正方向．根據(jù)動量定理eq\x\to(F）·Δt＝p′－p，這里eq\x\to(F）為足球在水平方向上受到的平均作用力，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．設足球的質(zhì)量為m，擊球前、后的速度分別為v和v′，于是可得到eq\x\to（F)＝eq\f(p′－p,Δt）＝eq\f（mv′－mv,Δt)＝eq\f(mv′－v，Δt）＝eq\f（0.4×－12－10,0.1）N＝－88N?？梢?，足球受到的平均作用力為88N，方向與足球原來運動速度方向相反．答案：88N,方向與原來速度方向相反9．解析:(1）以鐵錘為研究對象，不計重力時，只受釘子的作用力，方向豎直向上，設為F1，取豎直向上為正,由動量定理可得F1t＝0－mv所以F1＝－eq\f（0.5×－4。0，0.01)N＝200N，方向豎直向上．由牛頓第三定律知，釘子受到的平均作用力為200N，方向豎直向下．(2）若考慮重力，設此時鐵錘受釘子的作用力為F2，對鐵錘應用動量定理，取豎直向上為正．（F2－mg）t＝0－mvF2＝－eq\f（0。5×－4.0，0。01)N＋0.5×10N＝205N，方向豎直向上．由牛頓第三定律知，釘子受到的平均作用力為205N,方向豎直向下．答案：（1）200N，方向豎直向下（2）205N，方向豎直向下10．解析：由圖象可知，在前10s內(nèi)初、末狀態(tài)的動量相等，p1＝p2＝5kg·m/s，由動量定理知I1＝0;在后10s內(nèi)p3＝－5kg·m/s，I2＝p3－p2＝－10N·s,故選D。答案:D11．解析：可通過以下表格對各選項逐一分析．選項過程分析結(jié)論A由運動學知識可知三個小滑環(huán)的運動時間相等，重力沖量相等√B由于三種情形下彈力的大小、方向均不同，彈力沖量不同×C合外力的方向不同，沖量一定不同×D根據(jù)機械能守恒定律,它們的動能增量不同×答案:A12．解析:由動量定理得F·t＝Δmv，F(xiàn)＝eq\f(Δmv,t)，①又p＝eq\f（F,S)，②聯(lián)立①②兩式得p＝eq\f（Δmv,t·S)＝eq\f（40×35，0.2×400×10－4)Pa＝1。75×105Pa,相當于1.75個大氣壓．答案：1.75×105Pa相當于1。75個大氣壓13．解析：選在時間Δt內(nèi)與飛船碰撞的微隕石為研究對象，其質(zhì)量應等于底面積為S，高為vΔt的直柱體內(nèi)微隕石塵的質(zhì)量,即m＝ρSvΔt，初動量為0，末動量為mv。設飛船對微隕石的作用力為