高中物理 第1章 動量守恒研究 第1節(jié) 動量定理學業(yè)分層測評 魯科版選修3-5

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第1節(jié) 動量定理 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列關于動量的說法中，正確的是(　　) A．物體的動量越大，其慣性也越大 B．做勻速圓周運動的物體，其動量不變 C．一個物體的速率改變，它的動量一定改變 D．一個物體的運動狀態(tài)變化，它的動量一定改變 E．一個物體的動量不變，它的速度也不變 【解析】　因為p＝mv，所以動量大，質量不一定大，A錯．做勻速圓周運動的物體速度的方向時刻變化，所以動量時刻變化，B錯．速度的大小、方向有一個量發(fā)生變化都認為速度變化，動量也變化，C對．運動狀態(tài)變化即速度發(fā)生變化，D對；對一個物體來說，其質量一定，由p＝mv可知，其動量不變，速度也一定不變，故E對． 【答案】　CDE 2．關于沖量和動量，下列說法中正確的是(　　) A．沖量是反映力在作用時間內積累效果的物理量 B．動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量 C．沖量是物體動量變化的原因 D．沖量方向與動量方向一致 E．沖量方向與物體末動量方向一定相同 【解析】　沖量I＝Ft是描述力在作用時間內積累效果的物理量，選項A正確．動量p＝mv，v為物體在某時刻的瞬時速度，故動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，選項B正確．根據動量定理I＝Δp，動量的變化是沖量作用的結果，選項C正確．沖量的方向始終與動量變化的方向相同，與物體的初動量或末動量的方向關系不確定，故D、E均錯誤． 【答案】　ABC 3．下列對幾種物理現象的解釋中，正確的是(　　) 【導學號：18850002】 A．擊釘時不用橡皮錘，是因為橡皮錘太輕 B．跳遠時，在沙坑里填沙，是為了減小沖力 C．推車時推不動，是因為合外力沖量為零 D．動量相同的兩個物體受相同的制動力的作用，質量小的先停下來 E．蹦極運動員下落過程中，從彈性繩張緊到運動員達到最低點的過程中合外力的沖量方向先向下后向上 【解析】　根據Ft＝Δp，可知A項中橡皮錘與釘作用時間長，作用力??；B項中沖量相同，減小的是沖力而不是沖量；C項中車不動，其動量變化量為零，則合外力沖量為零；D項中兩物體Δp、F相同，故t應相同．D項中彈性繩張緊后到運動員到達最低點的過程中經歷先加速后減速的過程，故合外力的沖量方向先向下后向上，故B、C、E均正確． 【答案】　BCE 4．對于力的沖量的說法，正確的是(　　) A．力越大，力的沖量就越大 B．作用在物體上的力大，力的沖量不一定大 C．F1與其作用時間t1的乘積大小等于F2與其作用時間t2的乘積大小，則這兩個沖量相同 D．靜置于地面的物體受到水平推力F的作用，經時間t物體仍靜止，但此推力的沖量不為零 E．作用在物體上的力F的沖量越大，物體的動量變化量不一定越大 【解析】　力的沖量I＝Ft與力和時間兩個因素有關，力大沖量不一定大，A錯B對；沖量是矢量，有大小也有方向，沖量相同是指大小和方向都相同，C錯；沖量的大小與物體的運動狀態(tài)無關，力F的沖量大小仍為Ft，故D正確；力F不一定是物體所受的合外力，因此力F的沖量越大，物體動量變化量不一定越大，E正確． 【答案】　BDE 5．一粒鋼珠從靜止狀態(tài)開始自由下落，然后陷入泥潭中．若把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，則以下說法正確的是(　　) A．過程Ⅰ中鋼珠的動量的改變量等于重力的沖量 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．Ⅰ、Ⅱ兩個過程中合外力的總沖量等于零 D．Ⅰ、Ⅱ兩個過程中合外力的總沖量不等于零 E．過程Ⅱ中鋼珠的動量改變量的大小等于過程Ⅰ中重力的沖量大小 【解析】　過程Ⅰ鋼珠只受重力，故只有重力的沖量，由動量定理得，A對；整個過程的動量改變量為零，故過程Ⅱ中合力的沖量的大小等于過程Ⅰ中重力的沖量的大小，B、D錯，C、E對． 【答案】　ACE 6．原來靜止的物體受合外力作用時間為2t0，作用力隨時間的變化情況如圖113所示，則 (　　) 【導學號：18850003】 圖113 A．0～t0時間內物體的動量變化與t0～2t0時間內動量變化相等 B．0～t0時間內物體的平均速率與t0～2t0時間內平均速率相等 C．t＝2t0時物體的速度為零，外力在2t0時間內對物體的沖量為零 D．2t0時間內物體的位移為零，外力對物體做功為零 E．2t0時間內物體的位移不為零，但外力對物體做功為零 【解析】　0～t0與t0～2t0時間內作用力方向不同，動量變化量不相等，選項A錯；t＝t0時，物體速度最大，t＝2t0時，物體速度為零，由動量定理Ft＝mΔv可得，I＝F0t0－F0t0＝0，在0～t0與t0～2t0時間內物體平均速率相等，選項B、C均正確；物體先加速后減速，位移不為零，動能變化量為零，外力對物體做功為零，選項D錯，選項E正確． 【答案】　BCE 7．物體受到一隨時間變化的外力作用，外力隨時間變化的規(guī)律為F＝(10＋5t) N，則該力在2 s內的沖量為________． 【解析】　由題意知，外力F隨時間t均勻變化，因此可以認為2 s內物體所受外力的平均值為＝ N＝15 N．再根據沖量的定義式，可求得外力在2 s內的沖量為I＝t＝152 Ns＝30 Ns. 【答案】　30 Ns 8．玻璃杯從同一高度自由落下，落到硬水泥地板上易碎，而落到松軟的地毯上不易碎．這是為什么？ 【解析】　設杯子開始下落時的高度為h，則杯子與地面相碰時的速度大小v＝ 設杯子與地面碰撞的時間為t，碰撞后的速度為零，在碰撞階段，杯子的受力如圖所示． 規(guī)定豎直向上的方向為正方向，則由動量定理，得 (F－mg)t＝0－m(－v) 兩式聯立得F＝mg＋ 在題中所述兩種情況下，除杯子與接觸面的作用時間t不同外，其他條件均相同．由于杯子與地毯的作用時間遠比杯子與水泥地板的作用時間要長，由上式不難得出地毯對杯子的作用力遠比水泥地板對杯子的作用力要小，所以當玻璃杯從同一高度落下時，落到水泥地板上易碎而落到松軟的地毯上不易碎． 【答案】　見解析 [能力提升] 9．如圖114甲所示，一個物體放在粗糙的水平地面上．在t＝0時刻，物體在水平力F作用下由靜止開始做直線運動．在0到t0時間內物體的加速度a隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示．已知物體與地面間的動摩擦因數處處相等．則(　　) 甲　 　　乙 圖114 A．t0時，力F等于0 B．在0到t0時間內，合力的沖量大小為ma0t0 C．在0到t0時間內，力F大小逐漸減小 D．在0到t0時間內，物體的速度逐漸變小 E．在0到t0時間內，物體的速度逐漸增加，t0時刻達到最大 【解析】　t0時，a＝0，則F－f＝0，F＝f，A錯誤；由at圖中圖線與坐標軸包圍面積為速度變化，知0～t0物體的速度變化Δv＝a0t0,0到t0時間內，合力沖量等于動量變化，Δp＝ma0t0－0，B正確這；由F－f＝ma知f恒定，而a變小，所以F變小，C正確；0到t0時間內加速度逐漸減小，但是a、v同向，做加速運動，速度增加，D錯誤，E正確． 【答案】　BCE 10．如圖115所示，子彈以水平速度射向原來靜止在光滑水平面上的木塊，并留在木塊中和木塊一起運動．在子彈射入木塊的過程中，下列說法中正確的是(　　) 圖115 A．子彈對木塊的沖量一定大于木塊對子彈的沖量 B．子彈對木塊的沖量和木塊對子彈的沖量大小一定相等 C．子彈速度的減小量一定等于木塊速度的增加量 D．子彈動量變化的大小一定等于木塊動量變化的大小 E．子彈動量變化量的方向與木塊動量變化量的方向一定相反 【解析】　子彈射入木塊的過程，二者之間的相互作用力始終等大反向，同時產生，同時消失，由沖量的定義I＝Ft可知B正確，A錯；由動量定理知，D正確；Δv＝at＝，子彈和木塊所受的沖量Ft大小相同，但質量未必相等，因此速度變化量的大小不一定相等，C錯；子彈對木塊的作用力與木塊對子彈的作用力是作用力與反作用力，由動量定理可知，子彈動量變化量與木塊動量變化量等大反向，故E正確． 【答案】　BDE 11.如圖116所示，在傾角α＝37的斜面上，有一質量為5 kg的物體沿斜面下滑，物體與斜面間的動摩擦因數μ＝0.2，求物體下滑2 s的時間內物體所受各力的沖量及合力的沖量．(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8) 圖116 【導學號：18850004】 【解析】　物體沿斜面下滑過程中，受重力、支持力和摩擦力的作用，由受力分析可求得重力G＝mg＝50 N，支持力N＝mgcos α＝40 N，摩擦力f＝μmgcos α＝8 N，合力F合＝mgsin α－μmgcos α＝22 N. 由沖量公式I＝Ft得： 重力的沖量IG＝Gt＝100 NS，方向豎直向下； 支持力的沖量IN＝Nt＝80 Ns，方向垂直斜面向上； 摩擦力的沖量If＝ft＝16 Ns，方向沿斜面向上； 合力的沖量I合＝F合t＝44 Ns，方向沿斜面向下． 【答案】　見解析 12．質量m＝70 kg的撐竿跳高運動員從h＝5.0 m高處落到海綿墊上，經Δt1＝1 s后停止，則該運動員身體受到的平均沖力約為多少？如果是落到普通沙坑中，經Δt2＝0.1 s停下，則沙坑對運動員的平均沖力約為多少？(g取10 m/s2) 【解析】　以全過程為研究對象，初、末動量的數值都是0，所以運動員的動量變化量為零，根據動量定理，合力的沖量為零，根據自由落體運動的知識，物體下落到地面上所需要的時間是t＝＝1 s 從開始下落到落到海綿墊上停止時， mg(t＋Δt1)－Δt1＝0 代入數據，解得＝1 400 N 下落到沙坑中時，mg(t＋Δt2)－′Δt2＝0 代入數據，解得′＝7 700 N. 【答案】　1 400 N　7 700 N