2024-2025學年高中物理課時作業(yè)2動量含解析教科版選修3-5

PAGEPAGE5課時作業(yè)2動量時間：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)風洞內(nèi)向上的風速保持不變，表演者調(diào)整身體的姿態(tài)，通過變更受風面積(表演者在垂直風力方向的投影面積)，來變更所受向上風力的大?。阎梭w所受風力大小與受風面積成正比，人水平橫躺時受風面積最大，設(shè)為S0，站立時受風面積為eq\f(1,8)S0；當受風面積為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過程表演者受風力沖量的數(shù)值解析：依據(jù)題意，風力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.如圖所示，質(zhì)量為M的盒子放在光滑的水平面上，盒子內(nèi)表面不光滑，盒內(nèi)放有一塊質(zhì)量為m的物體．從某一時刻起給m一個水平向右的初速度v0，那么在物塊與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后(D)A．兩者的速度均為零B．兩者的速度總不會相等C．物體的最終速度為mv0/M，向右D．物體的最終速度為mv0/(M＋m)，向右解析：物體與盒子組成的系統(tǒng)所受合外力為零，物體與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后，以速度v共同運動，由動量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，故v＝mv0/(M＋m)，向右．5．一木塊自由落下，在木塊下落途中被一顆飛來的子彈擊中，擊中后子彈留在木塊中，結(jié)果木塊著地時間未變，但產(chǎn)生了水平方向的偏移，則(A)A．木塊是被水平方向飛行的子彈擊中的B．木塊是被斜向下方向飛行的子彈擊中的C．木塊在被擊中的過程中，在水平方向子彈與木塊的總動量不守恒D．木塊被擊中前后，豎直方向的動量是增加的解析：依題意知，木塊著地時間未變，只是水平方向發(fā)生側(cè)移，說明木塊被子彈擊中瞬間豎直方向的速度未發(fā)生變更，木塊是被水平方向飛行的子彈擊中的，水平方向子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，故選項中只有A正確．6.如圖所示，在光滑水平面上，有一質(zhì)量為M＝3kg的薄板和質(zhì)量為m＝1kg的物塊，都以v＝4m/s的初速度朝相反方向運動，它們之間有摩擦，薄板足夠長，當薄板的速度為2.4m/s時，物塊的運動狀況是(A)A．做加速運動B．做減速運動C．做勻速運動D．以上運動均有可能解析：薄板足夠長，最終物塊和薄板達到共同速度v′，取薄板運動方向為正方向，由動量守恒定律得，Mv－mv＝(M＋m)v′v′＝eq\f(3－1×4,3＋1)m/s＝2m/s共同運動速度的方向與薄板初速度的方向相同．在物塊和薄板相互作用過程中，薄板始終做勻減速運動，而物塊先沿負方向減速到速度為零，再沿正方向加速到2m/s.當薄板速度為v1＝2.4m/s時，設(shè)物塊的速度為v2，由動量守恒定律得：Mv－mv＝Mv1＋mv2v2＝eq\f(M－mv－Mv1,m)＝eq\f(2×4－3×2.4,1)m/s＝0.8m/s即此時物塊的速度方向沿正方向，故物塊正做加速運動，選項A正確．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．8．一粒鋼珠從靜止狀態(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，鋼珠從靜止狀態(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．光滑水平面上A、B兩小車間有一彈簧如圖所示，用手抓住小車并將彈簧壓縮后使兩小車均處于靜止狀態(tài)．將兩小車及彈簧看做一個系統(tǒng)，下列說法正確的是(ACD)A．兩手同時放開后，系統(tǒng)總動量始終為零B．先放開左手，再放開右手后，動量不守恒C．先放開左手，后放開右手，總動量向左D．無論何時放手，兩手放開后，在彈簧復(fù)原原長的過程中，系統(tǒng)總動量都保持不變，但系統(tǒng)的總動量不肯定為零解析：A項，在兩手同時放開后，水平方向無外力作用，只有彈簧的彈力(內(nèi)力)，故動量守恒，即系統(tǒng)的總動量始終為零．B項，先放開左手，再放開右手后，兩手對系統(tǒng)都無作用力之后的那一段時間，系統(tǒng)所受合外力也為零，即動量是守恒的．C項，先放開左手，系統(tǒng)在右手作用下，產(chǎn)生向左的沖量，故有向左的動量，再放開右手后，系統(tǒng)的動量仍守恒，即此后的總動量向左．D項，無論何時放開手，只要是兩手都放開就滿意動量守恒的條件，即系統(tǒng)的總動量保持不變．若同時放開，那么作用后系統(tǒng)的總動量就等于放手前的總動量，即為零；若兩手先后放開，那么兩手都放開后的總動量也是守恒的，但不為零．二、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．為了采集木星和火星之間星云的標本，將航天器制成勺形，星云物質(zhì)彼此間相對靜止．航天器質(zhì)量為104kg，正以10km/s的速度運行，星云物質(zhì)速度為100m/s，方向與航天器相同，航天器沒有開啟動力裝置．假如每秒鐘可搜集10kg星云物質(zhì)，一個小時后航天器的速度變?yōu)槎嗌伲?以上速度均相對于同一慣性參考系)答案：2252m/s解析：由動量守恒定律有m航v航＋Δmv云＝(m航＋Δm)v，代入數(shù)據(jù)解得v＝2252m/s.12．質(zhì)量為1000kg的轎車與質(zhì)量為4000kg的貨車迎面相撞．碰撞后兩車絞在一起，并沿貨車行駛方向運動一段路程后停止(如圖所示)．從事故現(xiàn)場測出，兩車相撞前，貨車的行駛速度為54km/h，撞后兩車的共同速度為18km/h.該段馬路對轎車的限速為100km/h，試推斷轎車是否超速行駛．答案：轎車超速行駛解析：碰撞中兩車間的相互作用力很大，可忽視兩車受到的其他作用力，近似認為兩車在碰撞過程中動量守恒．設(shè)轎車質(zhì)