2024-2025學年新教材高中物理第1章動量及其守恒定律1動量和動量定理練習含解析魯科版選擇性必修1

PAGE7-動量和動量定理(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.若物體在運動過程中所受到的合外力不為零,則在運動過程中 ()A.物體的動能肯定變更 B.物體的速度可能不變C.物體的加速度可能不變 D.物體的動量可能不變【解析】選C。物體在運動過程中所受到的合外力不為零,若合力總與速度垂直,合力不做功,由動能定理得知物體的動能不變,比如勻速圓周運動,故A錯誤;力是變更物體速度的緣由,合力不為零,物體的速度肯定變更,故B錯誤;物體在運動過程中所受到的合外力不為零,可能不變,則加速度也可能不變,故C正確;由動量定理F合Δt=Δp,知物體的動量肯定變更,故D錯誤?！狙a償訓練】下列說法正確的是 ()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】選B。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。2.如圖所示甲、乙兩種狀況中,人用相同大小的恒定拉力拉繩子,使人和船A均向右運動,經(jīng)過相同的時間t,圖甲中船A沒有到岸,圖乙中船A沒有與船B相碰,則經(jīng)過時間t ()A.圖甲中人對繩子拉力的沖量比圖乙中人對繩子拉力的沖量小B.圖甲中人對繩子拉力的沖量比圖乙中人對繩子拉力的沖量大C.圖甲中人對繩子拉力的沖量與圖乙中人對繩子拉力的沖量一樣大D.以上三種狀況都有可能【解析】選C。甲、乙兩種狀況下人對繩子的拉力相等,由沖量的定義式p=Ft可知,兩沖量相等,只有選項C是正確的。3.從同樣高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上簡單打碎,而掉在草地上不簡單打碎,其緣由是 ()A.掉在水泥地上的玻璃杯動量大,而掉在草地上的玻璃杯動量小B.掉在水泥地上的玻璃杯動量變更大,掉在草地上的玻璃杯動量變更小C.掉在水泥地上的玻璃杯動量變更快,掉在草地上的玻璃杯動量變更慢D.掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時,水泥地對玻璃杯的作用力大于玻璃杯對水泥地的作用力【解析】選C。杯子是否被打碎,取決于撞擊地面時,地面對杯子的撞擊力大小。規(guī)定豎直向上為正方向,設玻璃杯下落高度為h,它們從h高度落地瞬間的速度大小為,設玻璃杯的質(zhì)量為m,則落地前瞬間的動量大小為p=m,與水泥或草地接觸Δt時間后,杯子停下,在此過程中,玻璃杯的動量變更Δp=-(-m)相同,再由動量定理可知(F-mg)·Δt=-(-m),所以F=+mg。由此可知,Δt越小,玻璃杯所受撞擊力越大,玻璃杯就越簡單碎,杯子掉在草地上作用時間較長,動量變更慢,作用力小,因此玻璃杯不易碎。依據(jù)牛頓第三定律可知,水泥地對玻璃杯的作用力等于玻璃杯對水泥地的作用力,故D錯。所以選C。4.如圖所示,一鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上,當以速度v抽出紙條后,鐵塊掉到地面上的P點,若以2v速度抽出紙條,則鐵塊落地點為 ()A.仍在P點B.在P點左側(cè)C.在P點右側(cè)不遠處D.在P點右側(cè)原水平位移的兩倍處【解析】選B。以2v速度抽出紙條時,紙條對鐵塊作用時間削減,而紙條對鐵塊的作用力相同,故與以速度v抽出相比,紙條對鐵塊的沖量I減小,鐵塊獲得的動量減小,平拋的速度減小,水平射程減小,故落在P點的左側(cè)。5.如圖所示,PQS是固定于豎直平面內(nèi)的光滑的圓弧軌道,圓心O在S的正上方。在O和P兩點各有一個質(zhì)量為m的小物塊a和b,從同一時刻起先,a自由下落,b沿圓弧軌道下滑。以下說法正確的是 ()A.a比b先到達S,它們在S點的動量不相等B.a與b同時到達S,它們在S點的動量不相等C.a比b先到達S,它們在S點的動量相等D.b比a先到達S,它們在S點的動量相等【解析】選A。小物塊a做自由落體運動,其加速度為g;而小物塊b沿圓弧軌道下滑,在豎直方向的加速度在任何高度都小于g,由h=at2得ta<tb;因為動量是矢量,故a、b到達S時,它們在S點的動量不相等,故A正確。6.如圖所示,運動員揮拍將質(zhì)量為m的網(wǎng)球擊出。假如網(wǎng)球被拍子擊出前、后瞬間速度的大小分別為v1、v2,v1與v2方向相反,且v2>v1。忽視網(wǎng)球的重力,則此過程中拍子對網(wǎng)球作用力的沖量 ()A.大小為m(v2-v1),方向與v1方向相同B.大小為m(v2+v1),方向與v1方向相同C.大小為m(v2-v1),方向與v2方向相同D.大小為m(v2+v1),方向與v2方向相同【解析】選D。在球拍拍打網(wǎng)球的過程中,選取v2方向為正方向,對網(wǎng)球運用動量定理有I=mv2-(-mv1)=m(v2+v1),即拍子對網(wǎng)球作用力的沖量大小為m(v2+v1),方向與v2方向相同。本題答案為D。二、計算題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(16分)蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目。一個質(zhì)量為60kg的運動員,從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s。若把這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理,求此力的大小。(g取10m/s2)【解析】將運動員看作質(zhì)量為m的質(zhì)點,從高h1處下落,剛接觸網(wǎng)時速度的大小v1=(豎直向下),彈跳后到達的高度為h2,剛離網(wǎng)時速度的大小v2=(豎直向上)。選豎直向上為正方向。由動量定理得(F-mg)·Δt=m[v2-(-v1)]由以上各式解得F=mg+m代入數(shù)據(jù)得F=1.5×103N。答案:1.5×103N8.(18分)一輛轎車強行超車時,與另一輛迎面駛來的轎車相撞,兩車相撞后連為一體,兩車車身因相互擠壓,皆縮短了0.5m,據(jù)測算兩車相撞前的速度約為30m/s。則:(1)試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約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,求這時人體受到的平均沖力為多大?！窘馕觥?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。設運動時間為t,依據(jù)x=t,得t==s。依據(jù)動量定理Ft=Δp=mv0,得F==N=5.4×104N。(2)若人系有平安帶,則F′==N=1.8×103N答案:(1)5.4×104N(2)1.8×103N(15分鐘·30分)9.(6分)質(zhì)量為1kg的物體靜止放在足夠大的水平桌面上,物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4。有一大小為5N的水平恒力F作用于物體上,使之加速前進,經(jīng)3s后撤去F。物體運動的總時間為(g取10m/s2) ()A.2sB.3sC.3.75sD.4s【解析】選C。物體由起先運動到停止運動的全過程中,F的沖量為Ft1,摩擦力的沖量為Fft。選水平恒力F的方向為正方向,依據(jù)動量定理有Ft1-Fft=0,①又Ff=μmg。②聯(lián)立①②式解得t=,代入數(shù)據(jù)解得t=3.75s?！狙a償訓練】有一宇宙飛船,它的正對面積S=2m2,以v=3×103m/s的相對速度飛入一宇宙微粒區(qū)。此微粒區(qū)1m3空間中有一個微粒,每一個微粒的平均質(zhì)量為m=2×10-7kg。設微粒與飛船外殼碰撞后附著于飛船上,要使飛船速度不變,飛船的牽引力應增加 ()A.3.6×103N B.3.6NC.1.2×103N D.1.2N【解析】選B。在t時間內(nèi)與飛船碰撞并附著于飛船上微粒的總質(zhì)量為M=vtSm,由動量定理得:Ft=Mv,解得:F=3.6N,依據(jù)牛頓第三定律,微粒對飛船的作用力為3.6N,要是飛船速度不變,依據(jù)平衡條件,飛船的牽引力應增加3.6N,故B正確;故選B。10.(6分)某一運動員用頭顛球熱身,若足球被頭連續(xù)豎直頂起,每次上升的高度為1.25m,足球的質(zhì)量為400g,每次與頭部作用時間Δt為0.1s,則足球每一次在空中運動的時間及足球給頭部的作用力大小分別為(空氣阻力不計,g=10m/s2) ()A.t=1.0s;FN=44NB.t=1.0s;FN=40NC.t=0.5s;FN=44ND.t=0.5s;FN=40N【解析】選A。足球做豎直上拋運動,空中運動時間t=2×=1.0s。足球下落到頭部時的速度v==5m/s,等速反彈,與頭部作用時間Δt=0.1s。設豎直向上為正方向,由動量定理得:(FN-mg)Δt=mv-(-mv),解得:FN=44N,故A正確,B、C、D錯誤。11.(6分)質(zhì)量相等的A、B兩個物體放在同一水平面上,分別受到水平拉力F1、F2的作用而從靜止起先做勻加速直線運動,經(jīng)過時間t0和4t0,A、B的速度分別達到2v0和v0時,分別撤去F1和F2,以后物體接著做勻減速直線運動直至停止,兩個物體速度隨時間變更的圖像如圖所示,設F1和F2對A、B的沖量分別為I1和I2,F1和F2對A、B做的功分別為W1和W2,則下列結(jié)論正確的是 ()A.I1>I2,W1>W2 B.I1<I2,W1>W2C.I1<I2,W1<W2 D.I1>I2,W1<W2【解析】選B。從圖像可知,兩物塊勻減速運動的加速度都為,依據(jù)牛頓其次定律,勻減速運動中有f=ma′,則摩擦力大小都為m。依據(jù)圖像知,勻加速運動的加速度分別為:、,依據(jù)牛頓其次定律,勻加速運動中有F-f=ma,則F1=,F2=,F1和F2的大小之比為12∶5,所以:===<1,則I1<I2;圖線與時間軸所圍成的面積表示運動的位移,則位移之比為==;兩個物體的初速度、末速度都是0,所以拉力做的功與摩擦力做的功大小相等,所以:===>1,則W1>W2,故選B。12.(12分)撐竿跳高是奧運會的一個重要競賽項目。撐竿跳高整個過程可以簡化為三個階段:助跑、上升、下落;而運動員可以簡化成質(zhì)點來處理。某聞名運動員,在助跑過程中,從靜止起先以加速度2m/s2做勻加速直線運動,速度達到10m/s時撐竿起跳;達到最高點后,下落過程可以認為是自由落體運動,重心下落高度為6.05m;然后落在軟墊上到速度為零用時0.8s。運動員質(zhì)量m=75kg,g取10m/s2。求:(1)運動員起跳前的助跑距離;(2)自由落體運動下落時間,以及運動員與軟墊接觸時的速度;(3)假設運動員從接觸軟墊到速度為零做勻減速直線運動,求運動員在這個過程中,軟墊受到的壓