2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律2動量和動量定理課時作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE6動量和動量定理時間：45分鐘一、選擇題(1～6為單選，7～9為多選)1．關(guān)于動量，下列說法中正確的是(D)A．質(zhì)量大的物體，動量肯定大B．速度大的物體，動量肯定大C．兩物體的質(zhì)量與其速度大小的乘積相同，兩物體的動量肯定相同D．兩物體的動能相同，它們的動量可能不同解析：由于p＝mv，可見動量的大小由質(zhì)量m和速度v的乘積大小確定，因此選項A、B錯．由于動量是矢量，其方向為速度v的方向，所以兩個物體的質(zhì)量與速度的乘積大小盡管相同，但當(dāng)兩個物體的速度方向不同時，這兩個物體的動量方向就不同，也就是動量不同，可見選項C是錯誤的．依據(jù)動能Ek＝eq\f(1,2)mv2和動量p＝mv知，動能Ek相同的兩個物體，則p可能不同，所以選項D正確．2．質(zhì)量m＝2kg的物體，在光滑水平面上以v0＝4m/s的速度向右運動，受到一個水平向左的力作用一段時間后，速度大小變?yōu)?m/s，方向水平向左．設(shè)向右的方向為正，則在這個過程中物體動量的變更為(D)A．0 B．16kg·m/sC．－8kg·m/s D．－16kg·m/s解析：依據(jù)動量變更Δp＝mvt－mv0.代入數(shù)據(jù)可得Δp＝[2×(－4)－2×4]kg·m/s＝－16kg·m/s.負(fù)號表示動量變更的方向向左．3．“消遣風(fēng)洞”是一項將科技與驚險相結(jié)合的消遣項目，它能在一個特定的空間內(nèi)把表演者“吹”起來．假設(shè)風(fēng)洞內(nèi)向上的風(fēng)速保持不變，表演者調(diào)整身體的姿態(tài)，通過變更受風(fēng)面積(表演者在垂直風(fēng)力方向的投影面積)，來變更所受向上風(fēng)力的大?。阎梭w所受風(fēng)力大小與受風(fēng)面積成正比，人水平橫躺時受風(fēng)面積最大，設(shè)為S0，站立時受風(fēng)面積為eq\f(1,8)S0；當(dāng)受風(fēng)面積為eq\f(1,2)S0時，表演者恰好可以靜止或勻速漂移．如圖所示，某次表演中，人體可上下移動的空間總高度為H，表演者由靜止以站立身姿從A位置下落，經(jīng)過B位置時調(diào)整為水平橫躺身姿(不計調(diào)整過程的時間和速度變更)，運動到C位置時速度恰好減為零．關(guān)于表演者下落的過程，下列說法中正確的是(D)A．從A至B過程表演者的加速度大于從B至C過程表演者的加速度B．從A至B過程表演者的運動時間小于從B至C過程表演者的運動時間C．從A至B過程表演者動能的變更量大于從B至C過程表演者克服風(fēng)力所做的功D．從A至B過程表演者動量變更量的數(shù)值小于從B至C過程表演者受風(fēng)力沖量的數(shù)值解析：依據(jù)題意，風(fēng)力F＝kS，k·eq\f(S0,2)＝mg，因此人站立時F1＝k·eq\f(S0,8)＝eq\f(mg,4)，平躺時F2＝kS0＝2mg.由A至B過程：mg－F1＝ma1，a1＝eq\f(3g,4)，由B至C過程：F2－mg＝ma2，a2＝g，a1<a2，A錯誤．因為表演者在A、C位置速度為0，因此vB＝a1tAB＝a2tBC，故tAB>tBC，B錯誤．從A至B過程表演者的動能變更量大小等于從B至C過程動能變更量大小，從B至C過程，由動能定理有：mghBC－WF2＝0－EkB，WF2＝mghBC＋EkB，C錯誤．從B至C過程，由動量定理有：mgtBC－F2tBC＝0－mvB，F(xiàn)2tBC＝mgtBC＋mvB>mvB－0，因此D項對．4．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作用下由靜止起先運動，經(jīng)過時間t速度變?yōu)関，則在這段時間內(nèi)拉力F與重力的沖量大小分別為(D)A．Ft,0 B．Ftcosθ，0C．mv，mgt D．Ft，mgt解析：力F的沖量就是F與時間t的乘積，即IF＝Ft；重力的沖量就是重力與時間t的乘積，即IG＝mgt，故選D.5．兩個質(zhì)量相等的物體分別沿高度相同，但傾角不同的光滑斜面從頂端自由下滑究竟端，在此過程中兩物體具有相同的物理量是(D)A．重力的沖量 B．合力的沖量C．動量的變更 D．速率的變更解析：雖然兩物體所受的重力相同，但它們在斜面上運動的時間不同，所受的合外力的大小和方向均不同，到達(dá)斜面底端時速度的方向不同，物體到達(dá)斜面底端時的速度大小可由v2＝2as＝2gsinθ·eq\f(h,sinθ)，得：v＝eq\r(2gh)，與斜面傾角無關(guān)．故選項D正確．6．兩個質(zhì)量、大小完全相同的正方體木塊，靠在一起放在水平面上，一水平射來的子彈先后穿透兩木塊后飛出．若木塊對子彈的阻力恒定不變，子彈射穿兩木塊的時間相同，則子彈射穿兩木塊后，兩木塊的速度大小之比為(C)A．11 B．12C．13 D．1eq\r(3)解析：子彈射穿木塊的過程時間很短，忽視地面摩擦力的沖量，應(yīng)用動量定理，對子彈穿過第一、其次木塊的兩個過程，得F·t＝2mv1①，F(xiàn)·t＝mv2－mv1②，由①②兩式可得v1v2＝13.7．將質(zhì)量為0.5kg的小球以20m/s的初速度豎直向上拋出，不計空氣阻力，g取10m/s2.以下推斷正確的是(AD)A．小球從拋出至最高點受到的沖量大小為10N·sB．小球從拋出至落回動身點動量的變更量大小為0C．小球從拋出至落回動身點受到的沖量大小為0D．小球從拋出至落回動身點受到的沖量大小為20N·s解析：小球僅受重力，選豎直向上為正方向，由動量定理，上升過程中小球的沖量I＝0－mv＝－10N·s，故A對．全過程動量的變更量Δp＝－2mv＝－20N·s，沖量大小為20N·s，故D對．8．一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)起先自由下落，然后陷入泥潭中．若把鋼珠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(AC)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．整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：依據(jù)動量定理可知，在過程Ⅰ中，鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)自由下落，不計空氣阻力，鋼珠所受的合外力即為重力，因此鋼珠的動量的變更量等于重力的沖量，選項A正確；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與過程Ⅱ中重力的沖量的大小之和，明顯B選項錯誤；在Ⅰ、Ⅱ兩個過程中，鋼珠動量的變更量均不為零，且它們大小相等、方向相反，但從整體看，鋼珠動量的變更量為零，故合外力的總沖量等于零，故C選項正確，D選項錯誤．因此，正確選項為A、C.9．如圖所示，鐵塊壓著一張紙條放在水平桌面上，第一次以速度v抽出紙條后，鐵塊落在水平地面上的P點，其次次以速度2v抽出紙條，則(BD)A．鐵塊落地點依舊在P點B．其次次紙條與鐵塊的作用時間比第一次短C．其次次紙條與鐵塊的作用時間比第一次長D．其次次抽紙條的過程中，鐵塊受合力的沖量比第一次小解析：以不同的速度抽出紙條時，鐵塊所受摩擦力相同，抽出紙條的速度越大，鐵塊與紙條相互作用的時間越短，故B正確，C錯誤；所以抽出紙條的速度越大，鐵塊受到合力的沖量越小，鐵塊獲得的速度越小，鐵塊平拋的水平位移越小，所以A錯誤，D正確．二、非選擇題10．羽毛球是速度較快的球類運動之一，運動員扣殺羽毛球的速度可達(dá)到342km/h，假設(shè)球飛來的速度為90km/h，運動員將球以342km/h的速度反向擊回．設(shè)羽毛球的質(zhì)量為5g，試求：(1)運動員擊球過程中羽毛球的動量變更量；(2)在運動員的這次扣殺中，羽毛球的速度變更、動能變更各是多少？答案：(1)0.600kg·m/s，方向與球飛來的方向相反(2)120m/s，方向與初速度方向相反21J解析：(1)以球飛來的方向為正方向，則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所以動量的變更量Δp＝p2－p1＝－0.475kg·m/s－0.125kg·m/s＝－0.600kg·m/s.即羽毛球的動量變更量大小為0.600kg·m/s，方向與球飛來的方向相反．(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.羽毛球的初動能：Ek＝eq\f(1,2)mv2＝1.56J，羽毛球的末動能：Ek′＝eq\f(1,2)mv′2＝22.56J.所以ΔEk＝Ek′－Ek＝21J.11．一輛轎車強行超車時，與另一輛迎面駛來的轎車相撞，兩車相撞后，兩車車身因相互擠壓，皆縮短了0.5m，據(jù)測算兩車相撞前速度均約為30m/s，則(1)假設(shè)兩車相撞時人與車一起做勻減速運動，試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約為60kg的人受到的平均沖力是多大；(2)若此人系有平安帶，平安帶在車禍過程中與人體的作用時間是1s，這時人體受到的平均沖力為多大？答案：(1)5.4×104N(2)1.8×103N解析：(1)兩車相撞時認(rèn)為人與車一起做勻減速運動直到停止，位移為0.5m，設(shè)運動的時間為t，依據(jù)x＝eq\f(v0,2)t，得t＝eq\f(2x,v0)＝eq\f(1,30)s依據(jù)動量定理得－Ft＝Δp＝0－mv0故F＝eq\f(mv0,t)＝eq\f(60×30,\f(1,30))N＝5.4×104N(2)若此人系有平安帶，則由(1)同理可得F′＝eq\f(mv0,t′)＝eq\f(60×30,1)N＝1.8×103N12．據(jù)統(tǒng)計，人在運動過程中，腳底在接觸地面瞬間受到的沖擊力是人體自身重力的數(shù)倍．為探究這個問題，試驗小組的同學(xué)利用落錘沖擊的方式進行了試驗，即通過使肯定質(zhì)量的重物從某一高度自由下落沖擊地面來模擬人體落地時的狀況．重物與地面的形變很小，可忽視不計．g取10m/s2.下表為一次試驗過程中的相關(guān)數(shù)據(jù).重物(包括傳感器)的質(zhì)量m/kg8.5重物下落高度H/cm45重物反彈高度h/cm20最大沖擊力Fm/N850重物與地面接觸時間t/s0.1(1)請你選擇所需數(shù)據(jù)，通過計算回答下列問題：①重物受到地面的沖擊力最大時的加速度為多大？②在重物與地面接觸過程中，重物受到地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍？(2)假如人從某一確定高度由靜止豎直跳下，為減小腳底在與地面接觸過程中受到的沖擊力，可實行什么詳細(xì)措施？請你供應(yīng)一種可行的方法并說明理由．答案：(1)①90m/s2②6倍(2)略解析：(1)①設(shè)重物受到?jīng)_擊力最大時的加速度大小為a，由牛頓其次定律得Fm－mg＝ma解得a＝90m/s2②重物在空中運動過