2024-2025學(xué)年高中物理第一章動量守恒定律12動量動量定理課時作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE6課時作業(yè)1動量動量定理1．放在水平面上質(zhì)量為m的物體，用一水平力F推它時間t，但物體始終沒有移動，則這段時間內(nèi)F對物體的沖量為(B)A．0 B．FtC．mgt D．無法推斷解析：嚴格依據(jù)沖量概念，解除干擾．由IF＝Ft得出．2．下列說法正確的是(D)A．物體的質(zhì)量越大，其動量就越大B．受力大的物體，受到的沖量也肯定大C．沖量越大，動量越大D．同一物體的動能越大，其動量越大解析：依據(jù)p＝mv和I＝Ft，可知A、B是錯誤的．由于沖量是過程量，而動量是狀態(tài)量，因此沖量和動量無關(guān)，C錯．由動量和動能二者之間的關(guān)系式p2＝2mEk，可知D正確．3．質(zhì)量為2kg的物體沿直線運動，速度由4m/s變?yōu)椋?m/s，則此過程中，它所受到的合外力的沖量為(A)A．－20N·s B．20N·sC．－4N·s D．－12N·s解析：由題意知，是以物體初速度方向為正方向的，由動量定理得：I合＝Δp＝mvt－mv0＝2×(－6)N·s－2×4N·s＝－20N·s.4．下列說法正確的是(B)A．動能為零時，物體肯定處于平衡狀態(tài)B．物體受到恒力的沖量也可能做曲線運動C．物體所受合外力不變時，其動量肯定不變D．動能不變，物體的動量肯定不變解析：動能為零時，速度為零，而加速度不肯定等于零，物體不肯定處于平衡狀態(tài)，選項A錯誤；物體受到恒力，也可能做曲線運動，如平拋運動，選項B正確；合外力不變，加速度不變，速度勻稱變更，動量肯定變更，C項錯誤；動能不變，若速度的方向變更，動量就變更，選項D錯誤．5．(多選)為了保證航天員的平安，神舟飛船在返回時返回艙上運用了著陸傘、反推火箭、緩沖座椅三大法寶，在距離地面大約1m時，返回艙的4個反推火箭點火工作，返回艙速度一下子降到了2m/s以內(nèi)，隨后又慢慢降到1m/s，最終平安著陸．把返回航離地1m起先到完全著陸稱為著地過程，則關(guān)于反推火箭的作用，下列說法正確的是(CD)A．減小著地過程中返回艙和航天員的動量變更B．減小著地過程中返回艙和航天員所受的沖量C．延長著地過程的作用時間D．減小著地過程返回艙和航天員所受的平均沖力解析：反推火箭并沒有變更返回艙的動量變更量，所以由動量定理知，返回艙所受沖量不變，只是作用時間延長，平均沖力減?。?．(多選)在任何相等時間內(nèi)，物體動量的變更量總是相等的運動可能是(BCD)A．勻速圓周運動 B．勻變速直線運動C．自由落體運動 D．平拋運動E．行星繞太陽的運動解析：物體做勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動所受的合外力恒定不變．由動量定理可知，它們在任何相等時間內(nèi)的動量變更量總相等，而物體做勻速圓周運動及行星繞太陽的運動合外力是變力，故B、C、D均正確，A、E錯誤．7．羽毛球是速度最快的球類運動之一，我國運動員林丹某次扣殺羽毛球的速度為342km/h，假設(shè)球的速度為90km/h，林丹將球以342km/h的速度反向擊回．設(shè)羽毛球質(zhì)量為5g，試求：(1)林丹擊球過程中羽毛球的動量變更量；(2)在林丹的這次扣殺中，羽毛球的速度變更、動能變更各是多少？答案：(1)0.600kg·m/s方向與羽毛球飛回的方向相同(2)120m/s21J解析：(1)以球飛回的方向為正方向，則p1＝mv1＝－5×10－3×eq\f(90,3.6)kg·m/s＝－0.125kg·m/sp2＝mv2＝5×10－3×eq\f(342,3.6)kg·m/s＝0.475kg·m/s所以羽毛球的動量變更量為Δp＝0.600kg·m/s即羽毛球的動量變更大小為0.600kg·m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同．(2)羽毛球的初速度為v1＝－25m/s，羽毛球的末速度為v2＝95m/s所以Δv＝v2－v1＝95m/s－(－25m/s)＝120m/s羽毛球的初動能：Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×5×10－3×(－25)2J≈1.56J羽毛球的末動能：E′k＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)×5×10－3×952J≈22.56J所以ΔEk＝E′k－Ek＝21J.8．質(zhì)量m＝70kg的撐竿跳高運動員從h＝5.0m高處落到海綿墊上，經(jīng)Δt1＝1s后停止，則該運動員身體受到的平均沖力約為多少？假如是落到一般沙坑中，經(jīng)Δt2＝0.1s停下，則沙坑對運動員的平均沖力約為多少？(g取10m/s2)答案：1400N7700N解析：以全過程為探討對象，初、末動量的數(shù)值都是0，所以運動員的動量變更量為零，依據(jù)動量定理，合力的沖量為零，依據(jù)自由落體運動的學(xué)問，物體下落到地面上所須要的時間是t＝eq\r(\f(2h,g))＝1s從起先下落到落到海綿墊上停止時，mg(t＋Δt1)－eq\x\to(F)Δt1＝0代入數(shù)據(jù)，解得eq\x\to(F)＝1400N下落到沙坑中時，mg(t＋Δt2)－eq\x\to(F)′Δt2＝0代入數(shù)據(jù)，解得eq\x\to(F)′＝7700N.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，則WF2＝mghBC＋EkB，C錯誤；從B至C過程，由動量定理有：mgtBC－F2tBC＝0－mvB，則F2tBC＝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，到達斜面底端時速度的方向不同，物體到達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．6．一輛轎車強行超車時，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＝1.8×103N.7．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)見解析解析：(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