高中物理選修3-5人教版課時(shí)素養(yǎng)提升16-2動(dòng)量和動(dòng)量定理

課時(shí)素養(yǎng)提升二動(dòng)量和動(dòng)量定理(40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1.質(zhì)量為0.2kg的小球豎直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向彈回。取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時(shí)間內(nèi)，A.Δp=2kg·m/s，W=2B.Δp=-2kgC.Δp=0.4kg·m/s，W=2D.Δp=-0.4kg·m/s，W=2【解析】選A。以豎直向上為正方向，小球的初動(dòng)量p1=0.2×(6)kg·m/s=1.2kg·m/s，末動(dòng)量p2=0.2×4kg·m/s=0.8kg·m/s，Δp=p2p1=2kg·m/s，由動(dòng)能定理易知W=QUOTEmQUOTEQUOTEmQUOTE=(QUOTE×0.2×42QUOTE×0.2×62)J=2J，選項(xiàng)A正確。2.如圖所示，一個(gè)物體在與水平方向成θ角的拉力F的作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t，則下列說法不正確的是()A.拉力F對(duì)物體的沖量大小為FtB.拉力對(duì)物體的沖量大小為FtsinθC.摩擦力對(duì)物體的沖量大小為FtcosθD.合外力對(duì)物體的沖量大小為零【解析】選B。求沖量時(shí)，必須明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量。本題中，作用的時(shí)間都是一樣的，求力F對(duì)物體的沖量就是Ft，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；物體受到的摩擦力Ff=Fcosθ，所以摩擦力對(duì)物體的沖量大小為Fft=Ftcosθ，C項(xiàng)正確；物體做勻速運(yùn)動(dòng)，合外力為零，所以合外力對(duì)物體的沖量大小為零，D對(duì)。故選B。【補(bǔ)償訓(xùn)練】質(zhì)量為m的木箱放置在光滑的水平地面上，在與水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t速度變?yōu)関，則在這段時(shí)間內(nèi)拉力F與重力的沖量大小分別為 ()A.Ft，0 B.Ftcosθ，0C.mv，mgt D.Ft，mgt【解析】選D。力F的沖量就是F與時(shí)間t的乘積，即IF=Ft；重力的沖量就是重力與時(shí)間t的乘積，即IG=mgt。故選D。3.在短道速滑接力比賽中，“接棒”的運(yùn)動(dòng)員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動(dòng)員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時(shí)，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出，在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動(dòng)員與冰面間在水平方向上的相互作用，則()A.甲對(duì)乙的沖量一定等于乙對(duì)甲的沖量B.甲、乙的動(dòng)量變化一定大小相等方向相反C.甲的動(dòng)能增加量一定等于乙的動(dòng)能減少量D.甲對(duì)乙做多少負(fù)功，乙對(duì)甲就一定做多少正功【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行：(1)先弄清運(yùn)動(dòng)員乙推甲的過程中相互作用力、作用時(shí)間、作用位移等各物理量的特點(diǎn)。(2)再根據(jù)動(dòng)量定理中沖量和動(dòng)量變化的關(guān)系及動(dòng)能定理中做功與動(dòng)能變化的關(guān)系判斷?！窘馕觥窟xB。運(yùn)動(dòng)員乙推甲的過程中，甲和乙間的相互作用力等大反向，作用時(shí)間相等，故甲對(duì)乙的沖量和乙對(duì)甲的沖量大小相等，方向相反，A錯(cuò)，B對(duì)；“交棒”過程中甲和乙的速度不一定相等，在乙推甲的過程中位移不一定相等，因而甲對(duì)乙做的負(fù)功和乙對(duì)甲做的正功的絕對(duì)值不一定相等，由動(dòng)能定理，其動(dòng)能變化量的絕對(duì)值也不一定相等，C、D錯(cuò)。4.應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象或是解釋一些小游戲中的物理原理，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。甲、乙兩同學(xué)做了一個(gè)小游戲，如圖所示，用一象棋棋子壓著一紙條，放在水平桌面上接近邊緣處。第一次甲同學(xué)慢拉紙條將紙條抽出，棋子掉落在地上的P點(diǎn)。第二次將棋子、紙條放回原來的位置，乙同學(xué)快拉紙條將紙條抽出，棋子掉落在地上的N點(diǎn)。兩次現(xiàn)象相比()A.第二次棋子的慣性更大B.第二次棋子受到紙帶的摩擦力更小C.第二次棋子受到紙帶的沖量更小D.第二次棋子離開桌面時(shí)的動(dòng)量更大【解析】選C。慣性大小由質(zhì)量決定，A錯(cuò)誤；滑動(dòng)摩擦力f=μmg，B錯(cuò)誤；快拉與慢拉相比，快拉中滑動(dòng)摩擦力對(duì)棋子的作用時(shí)間短，由動(dòng)量定理I=ft=mv0知，C正確，D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】已知機(jī)械能在碰撞過程中有損失，實(shí)驗(yàn)中人從高處跳到低處時(shí)，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這是為了 ()A.減小地面對(duì)人的沖量B.使動(dòng)量的變化變得更小C.延長(zhǎng)與地面的沖擊時(shí)間，從而減小地面對(duì)人的沖力D.增大人對(duì)地面的壓力，起到安全作用【解析】選C。動(dòng)量的變化一定，由動(dòng)量定理(QUOTEmg)t=Δmv，所以QUOTE=mg+QUOTE，顯然時(shí)間越長(zhǎng)所受沖力平均值越小。5.質(zhì)量m=0.5kg的質(zhì)點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量p隨位移x變化的關(guān)系式為p=2QUOTE(各量均取國際單位)，則此質(zhì)點(diǎn)()A.加速度為2mB.前2s內(nèi)動(dòng)量增加8kgC.在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量增量越來越大D.在通過連續(xù)相等的位移時(shí)，動(dòng)量增量可能相等【解析】選B。根據(jù)v2=2ax得，v=QUOTE，則動(dòng)量p=mv=mQUOTE=2QUOTE，解得質(zhì)點(diǎn)的加速度為8m/s2，故A錯(cuò)誤。2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)速度的變化量為Δv=at=16m/s，則動(dòng)量的變化量Δp=mΔv=8kg·m/s，故B正確。因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)速度的變化量相同，則動(dòng)量的增量一定相等，故C錯(cuò)誤。因?yàn)橄嗟任灰苾?nèi)速度變化量不同，則動(dòng)量的增加量不等，故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】質(zhì)量為1kg的物體做直線運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖所示。則物體在前10s內(nèi)和后10sA.10N·s，10N·sB.10N·s，10N·sC.0，10N·sD.0，10N·s【解析】選D。由題圖可知，在前10s內(nèi)物體初、末狀態(tài)的動(dòng)量相等，p1=p2=5kg·m/s，由動(dòng)量定理知I1=0；在后10s內(nèi)p3=5I2=p3p2=10N·s。故選D。6.(多選)假設(shè)質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)上以初速度v0向上跳起，跳水運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上起跳到入水前重心下降H，入水后受水阻力而減速為零。不計(jì)跳水運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員從入水后到速度減為零時(shí)重心下降h，不計(jì)空氣阻力，則()A.運(yùn)動(dòng)員跳起后在空中運(yùn)動(dòng)過程中受到合外力沖量大小為mQUOTE+mv0B.水對(duì)運(yùn)動(dòng)員阻力的沖量大小為mQUOTEC.運(yùn)動(dòng)員克服水的阻力做功為mgH+QUOTEmQUOTED.運(yùn)動(dòng)員從跳起到入水后速度減為零的過程中機(jī)械能減少量為mg(H+h)+QUOTEmQUOTE【解析】選A、D。設(shè)運(yùn)動(dòng)員落水前速度為vt，運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒，則vt=QUOTE，據(jù)動(dòng)量定理I=mvt(mv0)=mQUOTE+mv0，A項(xiàng)正確。在入水后，mgt+If=mQUOTE，得If=(mgt+mQUOTE)，負(fù)號(hào)表示方向向上，則B項(xiàng)錯(cuò)誤。全程應(yīng)用動(dòng)能定理，mg(H+h)Wf=QUOTEmQUOTE，得Wf=mg(H+h)+QUOTEmQUOTE，則C項(xiàng)錯(cuò)誤。由能的轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系可知ΔE減=Wf，D項(xiàng)正確。7.一個(gè)輕質(zhì)彈簧，固定于天花板的O點(diǎn)處，原長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖，一個(gè)質(zhì)量為m的物塊從A點(diǎn)豎直向上拋出，以速度v與彈簧在B點(diǎn)相接觸，然后向上壓縮彈簧，到C點(diǎn)時(shí)物塊速度為零，在此過程中無機(jī)械能損失，則下列說法正確的是()A.由B到C的過程中，物塊的速度一直減小B.由B到C的過程中，物塊的加速度先增加后減小C.由A到C的過程中，物塊重力勢(shì)能的變化量與克服彈力做的功一定相等D.由A到C的過程中，彈簧彈力對(duì)物塊的沖量與物塊所受重力的沖量大小相等【解析】選A。由B到C的過程中，物塊受向下的重力和向下的彈力，且隨著物塊上升，彈力變大，根據(jù)牛頓第二定律可知，物塊的加速度逐漸變大，速度一直減小，故A正確，B錯(cuò)誤；由A到C根據(jù)動(dòng)能定理：mghACW克彈=0QUOTEmQUOTE，得克服彈力所做的功W克彈=QUOTEmQUOTEmghAC，則物塊重力勢(shì)能的變化量與克服彈力做的功不一定相等，故C錯(cuò)誤；由A到C根據(jù)動(dòng)量定理：IG+I彈=0(mv)，則彈簧彈力對(duì)物塊的沖量與物塊所受重力的沖量大小不一定相等，故D錯(cuò)誤。8.如圖所示，從豎直大圓的A、B兩點(diǎn)安置兩條長(zhǎng)短不同的光滑軌道AC和BC，下端都在大圓上的最低點(diǎn)C點(diǎn)。相同小球由靜止開始、分別從A、B兩點(diǎn)沿兩條軌道滑到底端，則下列說法中正確的是()A.小球沿兩軌道到達(dá)底端的速度大小相等B.小球沿AC運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間小于沿BC運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間C.小球沿兩軌道到達(dá)底端過程中重力對(duì)小球做的功相同D.小球沿兩軌道到達(dá)底端過程中的重力的沖量都相同【解析】選D。小球下滑過程只有重力做功，機(jī)械能守恒。對(duì)于任一軌道，由機(jī)械能守恒定律得：mgh=QUOTEmv2，得：v=QUOTE，h不同，則做功不同，v不同，即小球到達(dá)底端的速度大小不等，故A、C錯(cuò)誤；設(shè)任一斜面與豎直方向的夾角為α，圓的直徑為d。由牛頓第二定律可求得：a=QUOTE=gcosα；根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：x=dcosα=QUOTEat2，可得：t=QUOTE，與α無關(guān)，只與圓的直徑及重力加速度有關(guān)，故下落時(shí)間相同，由I=mgt可知，重力的沖量相等，故D正確，B錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題，共30分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9.(15分)(2018·江蘇高考)如圖所示，懸掛于豎直彈簧下端的小球質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)速度的大小為v，方向向下。經(jīng)過時(shí)間t，小球的速度大小為v，方向變?yōu)橄蛏?。忽略空氣阻力，重力加速度為g，求該運(yùn)動(dòng)過程中，小球所受彈簧彈力沖量的大小?！窘馕觥咳∠蛏蠟檎较?，由動(dòng)量定理得mv(mv)=I，且I=(QUOTEmg)t解得IF=QUOTEt=2mv+mgt答案：2mv+mgt10.(15分)如圖所示，在光滑水平面上將質(zhì)量為0.1kg的小球以v0=6m/s的初速度射出，小球與豎直墻壁碰撞前后的方向如圖，與墻碰撞的時(shí)間為0.1s，碰后速度大小仍為(1)小球與墻壁碰撞前后動(dòng)量的變化量。(2)墻壁受到小球的平均作用力。【解析】(1)小球與墻壁碰前動(dòng)量大小為p0=mv0=0.6kg·m/s，方向與初速度方向相同小球與墻壁碰后動(dòng)量大小為p1=mv0=0.6kg·m/s，方向與碰后速度方向相同將小球與墻壁碰撞前后的動(dòng)量在水平面內(nèi)沿墻面方向和垂直墻面方向分解，可得p0垂直=p0sin30°=0.3kg·m/s，p0平行=p0cos30°=0.3QUOTEkg=p1sin30°=0.3kg·m/s，p1平行=p1cos30°=0.3QUOTE由矢量運(yùn)算法則可得，小球與墻壁碰撞前后的動(dòng)量變化大小為Δp=p1垂直(p0垂直)=0.6kg·m/s，方向垂直墻面向外(2)設(shè)墻壁對(duì)小球的平均作用力大小為F，由動(dòng)量定理得Ft=Δp解得F=6N由牛頓第三定律可知墻壁受到小球的平均作用力大小F′=F=6N，方向垂直墻面向內(nèi)答案：(1)大小為0.6kg·m/s，方向垂直墻面向外(2)大小為6N，方向垂直墻面向內(nèi)【能力挑戰(zhàn)區(qū)】11.(6分)為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái)，測(cè)得1小時(shí)內(nèi)杯中水位上升了45mm。查詢得知，當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落的速度約為12m/s。據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1×PaPa Pa【解析】選A。下雨天，雨滴對(duì)睡蓮葉面持續(xù)的作用力可以看作是恒力，取單位面積的睡蓮葉面，在t=1h=3600s時(shí)間內(nèi)，打到該葉面的雨水質(zhì)量為m=ρSh。根據(jù)動(dòng)量定理，mv=Ft，其中F就是單位面積上的壓力，所以F=QUOTE=QUOTE=QUOTEN=0.15N，所以p=QUOTE=0.15Pa。故選A。12.(16分)(2020·榆林高二檢測(cè))如圖所示，質(zhì)量為4.0kg的木板A放在水平面C上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.24，木板右端放著質(zhì)量為1.0kg的小物塊B(視為質(zhì)點(diǎn))，它們均處于靜止?fàn)顟B(tài)，木板突然受到水平向右的12N·s的瞬時(shí)沖量I作用開始水平向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小物塊滑離木板時(shí)，木板的動(dòng)能EkA為8.0J。小物塊的動(dòng)能EkB為0.50J，重力加速度g取10(1)瞬時(shí)沖量作用結(jié)束時(shí)木板的速度v0的大小。(2)木板的長(zhǎng)度L?！窘馕觥?1)設(shè)水平向右為正方向，有I=mAv0代入數(shù)據(jù)解得v0=3.0m/s。(2)設(shè)A對(duì)B、B對(duì)A、C對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力的大小分別為FAB、FBA和FCA，B在A上滑行的時(shí)間為t，B離開A時(shí)A和B的速度分別為vA和vB，有(FBA+FCA)t=mAvAmAv0FABt=mBvB其中FAB=FBA，F(xiàn)CA=μ(mA+mC)g設(shè)A、B相對(duì)于C的位移大小分別為sA和sB，有(FBA+FCA)sA=QUOTEmAQUOTEQUOTEmAQUOTEFABsB=EkB動(dòng)量與動(dòng)能之間的關(guān)系為mAvA=QUOTEmBvB=QUOTE木板A的長(zhǎng)度L=sAsB代入數(shù)據(jù)解得L=0.50m。答案：(1)3.0m/s(2)0.50m【補(bǔ)償訓(xùn)練】用0.5kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里，打擊時(shí)鐵錘的速度v=4.0m/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時(shí)間是0.01(1)不計(jì)鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力是多大？(2)考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力又是多大？(g取10m/s(3)比較(1)和(2)，討論是否要計(jì)鐵錘的重力。【解析】(1)以鐵錘為研究對(duì)象，不計(jì)重力時(shí)，只受釘子的作用力，方向豎直向上，設(shè)為F1，取豎直向上為