2022高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 課時(shí)提升作業(yè)一 16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理 新人教版選修3-5

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1、2022高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 課時(shí)提升作業(yè)一 16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理 新人教版選修3-5 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分) 1.對(duì)一定質(zhì)量的物體,下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.物體的動(dòng)能發(fā)生變化,其動(dòng)量一定變化 B.物體的動(dòng)量發(fā)生變化,其動(dòng)能一定變化 C.物體所受的合外力不為零,物體的動(dòng)量一定變化,但物體的動(dòng)能不一定變化 D.物體所受的合外力為零時(shí),物體的動(dòng)量一定不發(fā)生變化 【解析】選B。對(duì)于一定質(zhì)量的物體,物體的動(dòng)能發(fā)生變化,則速度的大小一定變化,則動(dòng)量一定變化,故A正確;物體的動(dòng)量發(fā)生變化,可能是速度的方向發(fā)生變化,若大小不變,則動(dòng)能不變,故B

2、錯(cuò)誤;物體所受的合外力不為零,物體的動(dòng)量一定變化,但物體的動(dòng)能不一定變化,如勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小不變,速度方向不斷變化,物體的動(dòng)能不變而動(dòng)量變化,故C正確;物體所受的合外力為零時(shí),物體將保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),速度不變,所以物體的動(dòng)量一定不發(fā)生變化,故D正確。 2.(2018·南陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示,重物G壓在紙帶上,用一水平力緩慢地拉動(dòng)紙帶,重物G會(huì)跟著一起運(yùn)動(dòng);若迅速拉動(dòng)紙帶,紙帶將會(huì)從重物G下面抽出,關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí),重物和紙帶間的摩擦力大于迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)重物和紙帶間的摩擦力 B.在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí),紙帶給重物的沖量大 C.

3、在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí),紙帶給重物的沖量大 D.迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)重物的動(dòng)量變化大 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)快拉時(shí),由于慣性,很容易將紙帶抽出;慢拉時(shí),很難將紙帶抽出;根據(jù)沖量的定義式I=Ft分析沖量大小。 (2)明確滑動(dòng)摩擦力大小與相對(duì)速度無(wú)關(guān)。 (3)紙帶給重物的沖量是摩擦力和支持力沖量的矢量和。 【解析】選B。用水平力F慢慢拉出紙帶,重物與紙帶間有靜摩擦力;若迅速拉動(dòng)紙帶,紙帶會(huì)從重物下抽出,重物與紙帶間有滑動(dòng)摩擦力;滑動(dòng)摩擦力大于等于靜摩擦力,故A錯(cuò)誤;慢拉時(shí)水平方向滑動(dòng)摩擦力作用時(shí)間長(zhǎng),重物跟著紙帶運(yùn)動(dòng),動(dòng)量變化大,故慢拉時(shí)紙帶給重物的摩擦力的沖量大,由于作用時(shí)

4、間長(zhǎng),支持力的沖量也大,故慢拉時(shí),紙帶給重物的沖量大,故B正確,C、D錯(cuò)誤,故選B。 3.2016年11月9日,在“天宮二號(hào)”測(cè)出指令長(zhǎng)景海鵬的質(zhì)量。景海鵬受到恒定作用力F從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t時(shí),測(cè)速儀測(cè)出他運(yùn)動(dòng)的速率為v,則景海鵬的質(zhì)量為(　　) A.　　　 B.　　　 C.　　　 D. 【解析】選B。由題意和動(dòng)量定理得:Ft =mv,所以m =,選項(xiàng)B正確。 4. (多選)古時(shí)有“守株待兔”的寓言,設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身體重的打擊力時(shí)即可致死。若兔子與樹(shù)樁發(fā)生碰撞,作用時(shí)間為0.2s,則被撞死的兔子奔跑的速度可能是(　　) A.1 m/s　　　　　　　　　　B

5、.1.5 m/s C.2 m/s D.2.5 m/s 【解析】選C、D。根據(jù)題意建立模型,設(shè)兔子與樹(shù)樁的撞擊力為F,兔子撞擊樹(shù)樁后速度為零,根據(jù)動(dòng)量定理有-Ft=0-mv,所以v===gt=10×0.2m/s=2 m/s。 5.恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上,在時(shí)間t內(nèi),物體的速度由v1增大為v2,則力2F作用在質(zhì)量為4m的物體上,在時(shí)間t內(nèi),物體的動(dòng)量變化大小是(　　) A.m(v2-v1) B.m(v2-v1) C.2m(v2-v1) D.4m(v2-v1) 【解析】選C。力F作用在質(zhì)量為m的物體上時(shí),根據(jù)動(dòng)量定理得:Ft=m(v2-v1),力2F

6、作用在質(zhì)量為4m的物體上,根據(jù)動(dòng)量定理得2Ft=2m(v2-v1),故C正確。 二、非選擇題(15分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟) 6.用0.5kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里,打擊時(shí)鐵錘的速度v=4.0m/s,如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?,打擊的作用時(shí)間是0.01s,那么: (1)不計(jì)鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子的平均作用力是多大? (2)考慮鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子的平均作用力又是多大?(g取10m/s2) (3)比較(1)和(2),討論是否要忽略鐵錘的重力。 【解析】(1)以鐵錘為研究對(duì)象,不計(jì)重力時(shí),只受釘子的作用力,方向豎直向上,設(shè)為F1,取豎直向上為正,由動(dòng)量定理可得F1t=0-mv

7、 所以F1=-N=200 N,方向豎直向上。 由牛頓第三定律知,鐵錘釘釘子的作用力為200N,方向豎直向下。 (2)若考慮重力,設(shè)此時(shí)受釘子的作用力為F2,對(duì)鐵錘應(yīng)用動(dòng)量定理,取豎直向上為正。(F2-mg)t=0-mv,F2=-N+0.5×10N=205 N,方向豎直向上。 由牛頓第三定律知,此時(shí)鐵錘釘釘子的作用力為205N,方向豎直向下。 (3)比較F1與F2,其相對(duì)誤差為×100%=2.5%,可見(jiàn)本題中鐵錘的重力可忽略。 答案:(1)200N　(2)205N　(3)見(jiàn)解析 (25分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分) 1.在水平的足夠長(zhǎng)的固定

8、木板上,一小物塊以某一初速度開(kāi)始滑動(dòng),經(jīng)一段時(shí)間t停止,現(xiàn)將該木板改置成傾角為45°的斜面,讓小物塊以相同的初速度沿木板上滑,若小物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則小物塊上滑到最高位置所需時(shí)間與t之比為(　　) A. B. C. D. 【解析】選A。對(duì)第一種情況,以小物塊為研究對(duì)象,設(shè)小物塊的初速度為v,由動(dòng)量定理得:-μmg·t=0-mv,對(duì)第二種情況,設(shè)減速到零所用的時(shí)間為t′,則由動(dòng)量定理可得:-mgsin45°·t′-μmgcos45°t′=0-mv,由以上兩式可解得:=。故正確選項(xiàng)為A。 2. (2018·張家口高二檢測(cè))原來(lái)靜止的物體受合外力作用

9、時(shí)間為2t0,作用力隨時(shí)間的變化情況如圖所示,則(　　) A.0～t0時(shí)間內(nèi)物體的動(dòng)量變化與t0～2t0內(nèi)動(dòng)量變化相等 B.t=2t0時(shí)物體的速度為零,外力在2t0時(shí)間內(nèi)對(duì)物體的沖量為零 C.0～t0時(shí)間內(nèi)物體的平均速率與t0～2t0內(nèi)平均速率不相等 D.2t0時(shí)間內(nèi)物體的位移為零,外力對(duì)物體做功為零 【解題指南】根據(jù)F0t0=mv-mv0可知0時(shí)刻的速度等于2t0的速度,可知0～t0內(nèi)的位移x1等于t0～2t0內(nèi)的位移x2,根據(jù)W=Fx可判斷做功的情況。 【解析】選B。合外力的沖量等于物體動(dòng)量的改變量,故F-t圖象與時(shí)間軸圍成的面積等于物體動(dòng)量的改變量。面積在時(shí)間軸的上方代表

10、動(dòng)量增加,面積在時(shí)間軸下方代表動(dòng)量減小,由于面積相同,動(dòng)量變化大小相等,方向相反,故A錯(cuò)誤;由于0～t0時(shí)間內(nèi)的沖量與t0～2t0時(shí)間內(nèi)的沖量大小相等,方向相反,即F0t0+(-F0)t0=0,故B正確;由以上的分析,2t0時(shí)刻的速度等于0時(shí)刻物體的速度,等于0,所以0～t0內(nèi)的平均速率等于t0～2t0內(nèi)的平均速率,故C錯(cuò)誤;由以上的分析可知,0～t0的位移x1等于t0～2t0的位移x2,且方向相同;所以在0～t0時(shí)間內(nèi)合外力所做的功W1=F0x1,t0～2t0時(shí)間內(nèi)合外力所做的功W2=-F0x2,故W總=W1+W2=0,故D錯(cuò)誤。故選B。 3. (多選)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量相等的物體甲、乙沿

11、高度相同、傾角不同的兩斜面頂端從靜止自由下滑,到達(dá)斜面底端,α1>α2,則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.下滑的過(guò)程中甲的重力的沖量大 B.下滑的過(guò)程中乙所受彈力的沖量大 C.下滑的過(guò)程中乙所受斜面的合力沖量大 D.剛到達(dá)底端時(shí)甲的動(dòng)量大 【解析】選B、D。物體在斜面上下滑過(guò)程中受重力、彈力和摩擦力作用,下滑的加速度為a==g(sinα-μcosα)。設(shè)斜面高度為h,則=at2,t=,又α1>α2,故a甲>a乙,t甲

12、到達(dá)斜面底端的動(dòng)量p==m,故p甲>p乙,D正確。設(shè)物體所受斜面合力沖量為I,由動(dòng)量定理得p=mgt+I,I=p-mgt,因p甲>p乙,t甲I乙,即甲受斜面合力的沖量大。 4.(2015·北京高考)“蹦極”運(yùn)動(dòng)中,長(zhǎng)彈性繩的一端固定,另一端綁在人身上,人從幾十米高處跳下。將蹦極過(guò)程簡(jiǎn)化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)。從繩恰好伸直,到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列分析正確的是(　　) A.繩對(duì)人的沖量始終向上,人的動(dòng)量先增大后減小 B.繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功,人的動(dòng)能一直減小 C.繩恰好伸直時(shí),繩的彈性勢(shì)能為零,人的動(dòng)能最大 D.人在最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力

13、 【解析】選A。繩剛好伸直時(shí),繩的拉力為零,人還要向下加速,此時(shí)人的動(dòng)能不是最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)重力等于繩子拉力時(shí),人的速度最大,之后人做減速運(yùn)動(dòng),繩對(duì)人的拉力始終向上,所以繩對(duì)人的沖量始終向上,人的動(dòng)量與速度一樣,先增大后減小,人的動(dòng)能也是先增大后減小,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;人在最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)人的拉力大于人所受的重力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟) 5. (10分)如圖所示,在光滑水平面右端B點(diǎn)處連接一個(gè)豎直的半徑為R的光滑半圓形軌道BC,在距離B為x的A點(diǎn),用一個(gè)較大的水平力向右瞬間彈擊質(zhì)量為m的小鋼球,使其獲得一個(gè)水平向右的初速度,小鋼球

14、到達(dá)B點(diǎn)后沿半圓形軌道運(yùn)動(dòng),剛好到達(dá)C點(diǎn),求: (1)小鋼球經(jīng)過(guò)C時(shí)的速度有多大? (2)在A點(diǎn),這個(gè)瞬間彈擊小鋼球的力的沖量需要有多大? 【解析】(1)小鋼球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí),恰好由重力提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,即mg=　 ① 由①得vC=　 ② (2)小鋼球由B→C機(jī)械能守恒,所以有: m=m+2mgR　 ③ 由②和③得vB=　 ④ 設(shè)在A點(diǎn)力F瞬間彈擊小鋼球的沖量大小為I, 則應(yīng)用動(dòng)量定理有:I=mvA　 ⑤ 由A到B小球

15、做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),所以vA=vB　 ⑥ 即I=mvB=m　 ⑦ 答案:(1)　(2)m 6.(12分)宇宙飛船在飛行過(guò)程中有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決,其中之一就是當(dāng)飛船進(jìn)入宇宙微粒塵區(qū)時(shí)如何保持速度不變的問(wèn)題。假設(shè)一宇宙飛船以v=2.0×103m/s的速度進(jìn)入密度ρ=2.0×10-6kg/m3的微粒塵區(qū),飛船垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的最大截面積S=5m2,且認(rèn)為微粒與飛船相碰后都附著在飛船上,則飛船要保持速度v,所需推力多大? 【解析】推力的作用在于使附著在飛船上的微粒具有與飛船相同的速度,設(shè)飛船在微粒塵區(qū)飛行Δt時(shí)間,則在這段時(shí)間內(nèi)附著在飛船上的微粒質(zhì)量Δm=ρSvΔt,微粒由靜止到與飛船一起運(yùn)動(dòng),微粒的動(dòng)量增加,由動(dòng)量定理FΔt=Δp 得FΔt=Δmv=ρSvΔtv, 所以飛船所需牽引力 F=ρSv2=2.0×10-6×5×(2.0×103)2N=40 N。 答案:40N 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 豎直上拋一物體,不計(jì)阻力,取向上為正方向,則物體在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,動(dòng)量變化量Δp隨時(shí)間t的變化圖線(xiàn)是圖中的哪一個(gè)(　　) 【解析】選C。由動(dòng)量定理可知,Δp=-mg·t,故C正確。