高中物理沖量與動量練習題及答案及高中物理傳送帶模型

高中物理沖量與動量練習題及答案選擇題.關于沖量的下列說法中正確的是……（）A.作用力越大，沖量越大B.力的作用時間越長，沖量越大C.恒力的作用時間越長，則沖量越大D.沖量是矢量，也是過程量兩物體的動量相等，則………………（）A.兩物體的質量一定相等B.兩物體的速度一定相等C.兩物體的運動方向一定相同D.質量大的物體的運動速率小關于動量及其變化，下列說法中正確的是…………（）動量對應于某個時刻，而動量變化量對應于某一段時間動量是矢量，動量變化量也是矢量動量變化量的方向可能與初動量、末動量的方向都不相同動量變化量的方向就是物體所受到的合沖量的方向一個質量為2kg的小球以水平速度5m/s向右運動，與擋板碰撞后，以3m/s的水平速度反向彈回，則……………（）它的動量變化量的大小為4kgm/s它的動量變化量的大小為16kgm/s它受到擋板的撞擊力為16N它的動量變化量的方向與初動量方向相同若一個物體的動量發(fā)生了變化，則物體運動的（質量不變）…（）A、速度大小一定改變了。B、速度方向一定改變了。C、速度一定變化了。D、加速度一定不為零。質量為m的木塊，從傾角為θ的斜面上勻速滑下，經(jīng)過時間t到達斜面的底端，則……………………（）A、重力的沖量大小為mgt。B、斜面對物體的沖量大小為mgt。C、合力的沖量為0。D、合力的沖量為mgtsinθ。物體以某一初速度從粗糙斜面的底端沿斜面上滑，物體滑動至最高點后又返回底端，則下述說法中正確的是……………（）上滑過程中重力的沖量小于下滑過程中重力沖量上滑過程中與下滑過程中，摩擦力沖量大小相等上滑過程和下滑過程中彈力沖量相等上滑過程中合外力的沖量與下滑過程中合外力的沖量方向相同填空題質量為4kg的物體作自由落體運動，它在1s末的動量大小為______，在第2s內(nèi)動量增加__________。（g=10m/s2,運動時間超過2s）用8N的力推動一個物體，力的作用時間是5s，則力的沖量為______。若物體仍處于靜止狀態(tài)，此力在這段時間內(nèi)沖量為________,合力的沖量為_______。一個小孩將一個質量為0.1kg的橡皮泥以20m/s的速度打在墻上，則這一過程中，橡皮泥的動量改變量為，動量改變量的方向與初速度的方向（填“相同”或“相反”）。如果將同樣質量的一個皮球以相同的速度打在墻上后又以相同的速率彈回，則皮球的動量改變量為。質量是25kg，以1m/s的速度步行的小孩，與質量是40g以800m/s的速度飛行的子彈相比較，_________動量大。三、計算題質量為5g的玻璃球以3m/s的速度向左運動，碰到一個物體后彈回，以2m/s的速度向右運動（以向右為正），彈球的動量改變了多少？13、質量為2kg的小球以初速度為零從較高的平臺上自由落下，不計阻力，求：拋出后第2s內(nèi)動量的變化量；拋出后5s內(nèi)重力的沖量。60060014、是2kg的鋼球以2m/s的速度斜射到堅硬的大理石板上，入射角是600，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是600，速度仍為2m/s，如圖7－1600600一、選擇題：1、D2、CD3、ABCD4、B5、CD6、ABD7、AD二、填空題：8、40kgm/s；40kgm/s9、40NS；40NS；010、—2kgm/s；相反；—4kgm/s11、子彈三、計算題：12、0.025kgm/s13、20kgm/s；100NS14、4kgm/s，豎直向上傳送帶模型一、傳送帶問題中力與運動情況分析傳送帶的試題以力和運動的關系為多見，有水平方向的，有傾斜方向的，也有水平和傾斜兩個方向相結合的，還有變形的傳送帶．在處理傳送帶上的力和運動的關系時，有依據(jù)物體的受力情況，判斷物體的運動性質；也有依據(jù)物體的運動性質，去求解物體的受力情況．1、水平傳送帶上的力與運動情況分析例1水平傳送帶被廣泛地應用于車站、碼頭，工廠、車間。如圖所示為水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v0＝2m/s的恒定速率運行，一質量為m的工件無初速度地放在A處，傳送帶對工件的滑動摩擦力使工件開始做勻加速直線運動，設工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2,AB的之間距離為L＝10m，g取10m/s2．求工件從A處運動到B處所用的時間．分析工件無初速度地放在傳送帶上，由于傳送帶以2m/s的恒定速度勻速運動，工件在傳送帶上受到傳送帶給予的滑動摩擦力作用做勻加速運動，當工件加速到與傳送帶速度相等時，如果工件沒有滑離傳送帶，工件在傳送帶上再不相對滑動，兩者一起做勻速運動．解答設工件做加速運動的加速度為a，加速的時間為t1，加速運動的位移為l，根據(jù)牛頓第二定律，有：μmg=ma代入數(shù)據(jù)可得：a＝2m/s2工件加速運動的時間t1＝代入數(shù)據(jù)可得：t1＝1s此過程工件發(fā)生的位移l=eq\f(1,2)at12代入數(shù)據(jù)可得：l＝1m由于l＜L，所以工件沒有滑離傳送帶設工件隨傳送帶勻速運動的時間為t2，則t2＝代入數(shù)據(jù)可得：t2＝4.5s所以工件從A處運動到B處的總時間t＝t1＋t2＝5.5s圖乙圖甲例2：如圖甲所示為車站使用的水平傳送帶的模型，傳送帶長L＝8m，以速度v＝4m/s沿順時針方向勻速轉動，現(xiàn)有一個質量為m＝10kg的旅行包以速度v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶．已知旅行包與皮帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.6，則旅行包從傳送帶的A端到B端所需要的時間是多少？（g＝10m/s2,且可將旅行包視為質點．）圖乙圖甲解答設旅行包在傳送帶上做勻加速運動的時間為t1，即經(jīng)過t1時間，旅行包的速度達到v＝4m/s，由牛頓第二定律，有：μmg=ma代入數(shù)據(jù)可得：a＝6m/s2t1＝代入數(shù)據(jù)可得：t＝1s此時旅行包通過的位移為s1，由勻加速運動的規(guī)律，有s1＝＝7m代入數(shù)據(jù)可得：s1＝7m＜L可知在勻加速運動階段，旅行包沒有滑離傳送帶，此后旅行包與傳送帶一起做勻速運動，設做勻速運動的時間為t2，則t2＝代入數(shù)據(jù)可得：t＝0.25s故：旅行包在傳送帶上運動的時間為t＝t1＋t2＝1.25s例3、（2005年江蘇卷35）如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖，繃緊的傳送帶始終保持3.0m／s的恒定速率運行，傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m.現(xiàn)有一行李包(可視為質點)由A端被傳送到B端，且傳送到B端時沒有被及時取下，行李包從B端水平拋出，不計空氣阻力，g取l0m/s2(1)若行李包從B端水平拋出的初速v＝3.0m／s，求它在空中運動的時間和飛出的水平距離；(2)若行李包以v0＝1.0m／s的初速從A端向右滑行，包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.20，要使它從B端飛出的水平距離等于(1)中所求的水平距離，求傳送帶的長度L應滿足的條件？BBALh（1）設行李包在空中運動時間為t，飛出的水平距離為s，則h=1/2gt2=1\*GB3①s＝vt=2\*GB3②代入數(shù)據(jù)得：t＝0.3s=3\*GB3③s＝0.9m=4\*GB3④（2）設行李包的質量為m，與傳送帶相對運動時的加速度為a，則滑動摩擦力=5\*GB3⑤代入數(shù)據(jù)得：a＝2.0m/s2=6\*GB3⑥要使行李包從B端飛出的水平距離等于（1）中所求水平距離，行李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.0m/s設行李被加速到時通過的距離為s0，則2as0=v2-v02⑦代入數(shù)據(jù)得s0＝2.0m⑧故傳送帶的長度L應滿足的條件為：L≥2.0m例4（2006年全國理綜I第24題）一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質點），煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的?，F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動，當其速度達到v0后，便以此速度做勻速運動，經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度．解法1力和運動的觀點根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓第二定律，可得①設經(jīng)歷時間t，傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有②③由于，故，煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用。再經(jīng)過時間，煤塊的速度由v增加到v0，有④此后，煤塊與傳送帶運動速度相同，相對于傳送帶不再滑動，不再產(chǎn)生新的痕跡．設在煤塊的速度從0增加到v0的整個過程中，傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s，有⑤⑥傳送帶上留下的黑色痕跡的長度⑦由以上各式得⑧解法2圖象法作出煤塊、傳送帶的圖線如圖所示，圖中標斜線的三角形的面積，即為煤塊相對于傳送帶的位移，也即傳送帶上留下的黑色痕跡的長度．①②由①②解得③2、傾斜傳送帶上的力與運動情況分析例4．如圖所示，傳送帶與水平方向夾37°角，AB長為L＝16m的傳送帶以恒定速度v＝10m/s運動，在傳送帶上端A處無初速釋放質量為m＝0.5kg的物塊，物塊與帶面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，求：（1）當傳送帶順時針轉動時，物塊從A到B所經(jīng)歷的時間為多少？（2）當傳送帶逆時針轉動時，物塊從A到B所經(jīng)歷的時間為多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)．37370AB分析（1）當傳送帶順時針轉動時，傳送帶相對物塊向上運動，故傳送帶受到物塊的摩擦力沿傳送帶向下，物塊受傳送帶的摩擦力方向向上，由于mgsin37°＞μmgcos37°，故物塊向下作初速度為0的勻加速運動直到B處．（2）當傳送帶逆時針轉動時，初速度為0的物塊放上傳送帶時，由于傳送帶相對物塊向下運動，傳送帶受到物塊的摩擦力方向沿傳送帶向上，物塊受到的摩擦力方向沿傳送帶向下，物塊先做加速度為a1的勻加速運動，當速度達到10m/s后，因沿傳送帶向下的重力分力mgsin37°＞μmgcos37°（沿傳送帶向上的摩擦力）,故后一階段物塊在傳送帶上仍然做勻加速運動，但加速度的大小與前一段不同．解析(1)當傳送帶順時針轉動時，設物塊的加速度為a，物塊受到傳送帶給予的滑動摩擦力μmgcos37°方向沿斜面向上且小于物塊重力的分力mgsin37°，根據(jù)牛頓第二定律，有：mgsin37°-μmgcos37°＝ma代入數(shù)據(jù)可得：a＝2m/s2物塊在傳送帶上做加速度為a＝2m/s2的勻加速運動，設運動時間為t，t＝代入數(shù)據(jù)可得：t＝4s（2）物塊放上傳送帶的開始的一段時間受力情況如圖甲所示，前一階段物塊作初速為0的勻加速運動，設加速度為a1，由牛頓第二定律，有mgsin37°＋μmgcos37°=ma1,解得：a1＝10m/s2,設物塊加速時間為t1，則t1＝，解得：t1=1s因位移s1==5m＜16m,說明物塊仍然在傳送帶上．設后一階段物塊的加速度為a2,當物塊速度大于傳送帶速度時，其受力情況如圖乙所示．由牛頓第二定律，有：mgsin37°-μmgcos37°＝ma2,解得a2＝2m/s2，設后階段物塊下滑到底端所用的時間為t2．由L－s＝vt2＋a2teq\a(2,2)/2，解得t2＝1s另一解－11s不合題意舍去．所以物塊從A到B的時間為：t＝t1＋t2＝2s3、水平和傾斜組合傳送帶上的力與運動情況分析例5如圖甲所示的傳送帶，其水平部分ab的長度為2m，傾斜部分bc的長度為4m，bc與水平面的夾角θ＝37°，現(xiàn)將一小物塊A（可視為質點）輕輕放在傳送帶的a端，物塊A與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25．傳送帶沿圖甲所示方向以v＝2m/s的速度勻速運動，若物塊A始終未脫離傳送帶，試求小物塊A從a端被傳送到c端所用的時間？（取g＝10m/s2，sin37°＝0.6,cos37°＝0.8）圖甲圖甲分析物塊A在水平ab段受到沿傳送帶運動方向的滑動摩擦力作用，受力情況如圖乙所示，A先在傳送帶上做勻加速運動滑動一段距離，直到A的速度達到與傳送帶做勻速運動的速度相同，此后A將隨傳送帶一起做勻速運動．物塊A在傳送帶傾斜段bc之間運動，受力情況如圖丙所示。此時由于μ＝0.25＜tan37°＝0.75，即物塊所受到的滑動摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，故物塊將沿傳送帶加速下滑．圖乙圖乙圖丙圖丙解答設物塊在水平傳送帶上加速的過程中的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有：μmg＝ma1解得:a1＝2.5m/s2設物塊A做運加速運動的時間為t1，t1＝解得：t1＝0.8s設物塊A相對傳送帶加速運動的位移為s1，則s1＝解得：t1＝0.8m當A的速度達到2m/s時，A將隨傳送帶一起勻速運動，A在傳送帶水平段勻速運動的時間為t2，t2＝＝0.6s解得：t2＝0.6sA在bc段受到的摩擦力為滑動摩擦力，其大小為μmgcos37°，設A沿bc段下滑的加速度為a2，根據(jù)牛頓第二定律有，mgsin37°－μmgcos37°＝ma2解得：a2＝4m/s2根據(jù)運動學的關系，有：sbc＝vt3＋其中sbc=4m，v=2m/s，解得：t3＝1s，另一解t3＝－2s（不合題意，舍去）所以物塊A從傳送帶的a端傳送到c端所用的時間t＝t1＋t2＋t3＝2.4s例6、(07河南開封質量檢測)．（16分）如圖104所示的傳送帶以速度V=2m/s勻速運行，AB部分水平，BC部分與水平面之間的夾角為30°，AB間與BC間的距離都是12m，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)將質量為5kg的工件輕輕放在傳送帶的A端，假設工件始終沒有離開傳送帶，求：（1）工件在AB上做加速運動過程中的位移（2）工件在滑到C點時的速度大小圖104圖104解：（1）設工件在傳送帶上時的加速度為a1，加速運動過程中的位移為s1由牛頓定律得：所以①②（2）設當工件滑到BC部分上時物體的加速度為a2.則③④所以，由V02－V2=2a2L得V0=8m/s⑤①②各4分，③④得3分，⑤2分，共16分4、變形傳送帶上的力與運動情況分析O11O2O3O10例7、如圖所示10只相同的輪子并排水平排列，圓心分別為O1、O2、O3…O10，已知O1O10=3.6m，水平轉軸通過圓心，所有輪子均繞軸以r/s的轉速順時針轉動?，F(xiàn)將一根長0.8m、質量為2.0kg的勻質木板平放在這些輪子的左端，木板左端恰好與OO11O2O3O10分析木板無初速置于輪子上，而輪子的邊緣有速度，故木板應該受到輪子的滑動摩擦力的作用加速運動，由于滑動摩擦力存在的前提是物體間存在相對速度，故應考慮木板的速度能否增大到和輪子的線速度相等，另外應注意到輪子對木板的總支持力還是等于木板的重力，所以本題實際也是一個傳送帶問題。當然本題中由于“傳送帶”的特殊性以及傳送的物體是有一定線度的“木板”，且題中求木板“水平移動”的要求，所以應注意到當木板的重心運動到O10時木板即將開始翻轉、滑落。解答（1）設輪子的半徑為r，由題意O1O10=3.6m，得輪子的半徑r＝＝0.2m.。輪子轉動的線速度為n＝r/s代入數(shù)據(jù)可得：v＝1.6m/s木板受到輪子的滑動摩擦力f＝μmg，木板在滑動摩擦力的作用下做加速運動板運動的加速度代入數(shù)據(jù)可得：a＝1.6m/s2當木板運動的速度與輪子轉動的線速度v相等時，木板講作勻速運動。由以上推理得：板在輪子上作勻加速運動的時間為，代入數(shù)據(jù)可得：t＝1s木板作勻加速運動發(fā)生的位移代入數(shù)據(jù)可得：s1=0.8m注意到當木板的重心運動到O10時木板即將開始翻轉、滑落，故木板“水平移動”的距離板在作勻速運動的全過程中其重心平動發(fā)生的位移為因此，板運動的總時間為：二、傳送帶問題中能量轉化情況的分析1、水平傳送帶上的能量轉化情況分析例8、如圖所示，水平傳送帶以速度v勻速運動，一質量為m的小木塊由靜止輕放到傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，當小木塊與傳送帶相對靜止時，系統(tǒng)轉化的內(nèi)能是()A、mv2B、2mv2C、D、FNfmg分析FNfmg解答假設小木塊達到與傳送帶達到共同速度所用的時間為t，在此過程中木塊的位移為s1，傳送帶的位移為s2，則有：，即得：s2＝2s1①對木塊由動能定理得：②對傳送帶和木塊由能量關系可知：E內(nèi)＝fs2－fs1③由①②③可得：E內(nèi)＝故本題選D選項。2、傾斜傳送帶上的能量轉化情況分析300AB例9、如圖所示，電動機帶著繃緊的傳送帶始終以v0＝2m/s的速度運動，傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，現(xiàn)把一質量為m＝10kg的工件輕輕地放在皮帶的底端，經(jīng)過一段時間后，工件被送到高h＝2m的平臺上，已知工件與皮帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝，除此之外，不記其他損耗。求電動機由于傳送工件多消耗的電能。（取g＝10m/s300ABmgcosθ分析本題中電動機消耗的電能向三個方面轉化，一是用于使傳送帶以v0mgcosθ解答作出工件在傳送帶上受力如圖所示，f為皮帶給予工件的滑動摩擦力，對工件,根據(jù)牛頓第二定律，有：μmgcosθ－mgsinθ＝ma代入數(shù)據(jù)解得：a＝2.5m/s2工件達到傳送帶運轉速度v0＝2m/s時所用的時間t1＝代入數(shù)據(jù)解得：t1＝0.8s工件在傳送帶上加速運動的距離為s1＝代入數(shù)據(jù)解得：s1＝0.8m故有:s1＜h/sin30°說明工件在傳送帶上現(xiàn)做勻加速運動，再做勻速運動，工件到達平臺時的速度為2m/s．故工件增加的機械能E＝mgh＋代入數(shù)據(jù)得E＝220J設在t1時間內(nèi)傳送帶的位移為s2，故轉化的內(nèi)能為:W＝f(s2－s1)＝fs1代入數(shù)據(jù)得W＝60J電動機由于傳送工件多消耗的電能。△E=E＋W＝280J3、水平和傾斜組合傳送帶上的能量轉化情況分析例11、(2003年全國理綜第34題)一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A孤形（圓孤由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切?，F(xiàn)將大量的質量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送帶上，放置時初速為零，經(jīng)傳送帶運送到D處，D和A的高度差為h．穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L．每個箱在A處投放后，在到達B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動（忽略經(jīng)BC段時的微小滑動）．已知在一段相當長的時間T內(nèi)，共運送小貨箱的數(shù)目為N．這裝置由電動機帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦．求電動機的平均輸出功率P．分析要求電動機的平均輸出功率，就應該取一段時間并分析該階段中電動機所做的功。由題意可知，所取時間最好是實際T，在該段時間內(nèi)，電動機所做的功直接不便于求解，可以從能量轉化的角度來分析，從整個系統(tǒng)的能量流向來看，正是應為電動機對系統(tǒng)注入了能量，才使得系統(tǒng)中產(chǎn)生了熱能，各木箱的動能和勢能都增加了。故電動機在T時間內(nèi)做的功就可以轉化為易求的三種能量。解析以地面為參考系（下同），設傳送帶的運動速度為v0，在水平段運輸?shù)倪^程中，小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運動，設這段路程為s，所用時間為t，加速度為a，則對小貨箱有①②在這段時間內(nèi)，傳送帶運動的路程為③由以上3式，可得④用f表示小貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力，則傳送帶對小貨箱做功為A,⑤傳送帶克服小貨箱對它的摩擦力做功⑥兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量⑦可見，在小貨箱加速運動過程中，小貨箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。T時間內(nèi)，電動機輸出的功為W，⑧此功用于增加小貨箱的動能、勢能以及使小貨箱