2018學年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 動量定理及其應(yīng)用習題 教科版選修3-5.doc

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動量定理及其應(yīng)用 一、選擇題： 1．一物體的動量發(fā)生了變化，下列說法正確的是（　　 ） A．所受的合外力一定發(fā)生變化　　 B．所受合外力的沖量一定不是零 C．物體的速度一定發(fā)生變化　　　 D．物體的加速度一定發(fā)生變化 2．質(zhì)量為的物體沿傾角為的斜面勻速下滑了時間，下列說法正確的是（　　 ） A．物體所受彈力的沖量大小為　　　 　B．物體所受彈力的沖量為零 C．物體所受彈力和摩擦力的沖量大小為　　 D．重力對物體的沖量大小為 3．一個質(zhì)量為m的物體放在水平桌面上，現(xiàn)用一個水平恒力F作用于它，作用時間為t，但物體始終靜止。那么在這段時間內(nèi)（　　 ） A．力F對物體所做的功為零　　　　B．力F對物體的沖量為零 C．合力對物體所做的功為零　　　 D．合力對物體的沖量為零 4．質(zhì)量為的鋼球自高處下落，以速率碰地，豎直向上彈回，碰撞時間極短，離地的速率為，在碰撞過程中，地面對鋼球的沖量的方向和大小為（　　 ） 　　A．向下，　　　　　 B．向下， 　　C．向上，　　　　　 D．向上， 5．以質(zhì)量為的鐵錘，以速度豎直打在木樁上，經(jīng)過時間而停止。則在打擊時間內(nèi)，鐵錘對木樁的平均沖力大小是（ ） A． B． C． D． 6．物體在恒定的合力作用下作直線運動，在時間內(nèi)速度由0增大到，在時間內(nèi)速度由增大到2。設(shè)在內(nèi)做的功是, 沖量是；在內(nèi)做的功是, 沖量是。那么（ ） A．, B．, C．, D．, 7．如圖所示，把重物壓在紙帶上，用一個水平力緩慢拉動紙帶，重物跟著一起運動，若迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物下抽出，下列關(guān)于這些現(xiàn)象的說法正確的是（ ） A．在緩慢拉動紙帶時，重物和紙帶間的摩擦力小 B．在迅速拉動紙帶時，重物和紙帶間的摩擦力小 C．在緩慢拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量大 D．在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量小 8．如圖所示，在傾角為的足夠長的光滑斜面上有一質(zhì)量為的物體，它受到沿斜面方向的力的作用。力可按下圖（a）、（b）、（c）、（d）所示的四種方式隨時間變化（圖中縱坐標是與的比值，力沿斜面向上為正）。 已知此物體在時速度為零，若用、、、分別表示上述四種受力情況下物體在3秒末的速率，則這四個速率中最大的是（ ） A． B． C． D． 9．水平推力和分別作用于水平面上等質(zhì)量的、兩物體上，作用一段時間后撤去推力，物體將繼續(xù)運動一段時間后而停止，兩物體的圖像如圖所示，圖中,則（ ） A．的沖量大于的沖量 B．的沖量等于的沖量 C．兩物體受到的摩擦力大小相等 D．兩物體受到的摩擦力大小不等 10．物體在恒定的合外力作用下運動，則（ ） A．物體一定作直線運動 B．物體的動量變化率一定恒定 C．物體的動量增量與時間成正比 D．單位時間內(nèi)物體動量的增量與物體的質(zhì)量無關(guān) 二、填空題 11．以的初速度在月球上豎直上拋一個質(zhì)量為的石塊，它落在月球表面上的速率也是，在這段時間內(nèi)，石塊速度的變化量為_____，其方向是_____，它的動量的增量等于_____，其方向是_____，石塊受到的月球引力的沖量是_____，方向是_____。 12．A、B兩物體在光滑水平面上相向滑行，A物體速度大小為，B物體速度大小為，兩物體相碰后均靜止，則兩物體所受沖量大小之比為_______，兩物體質(zhì)量之比為_______. 13．質(zhì)量為的特技演員從高墻上自由落下，著地后不再彈起，假如他能承受的地面支持力最大為體重的倍，則落地時他所受到的最大合力不應(yīng)超過_____，為安全計，他落地時間最少不應(yīng)少于_____（）　 三、解答題： 14．一輛轎車強行超車時，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，據(jù)測算兩車相撞前的速度均約為，求： （1）若人與車一起做減速運動，車禍過程中車內(nèi)質(zhì)量約的人受到的平均沖力是多大？ （2）若此人系有安全帶，安全帶在車禍過程中與人體作用時間是，求這時人體受到的平均沖力為多大？ 15．一列火車沿水平軌道勻速前進，火車的總質(zhì)量為，在車尾，有一節(jié)質(zhì)量為的車廂脫鉤。當列車司機發(fā)現(xiàn)時，列車已行駛時間，于是他立即關(guān)閉發(fā)動機．如果列車所受阻力與其重力成正比，且關(guān)閉發(fā)動機前，機車牽引力恒定，求當列車兩部分都停止運動時，機車比末節(jié)車廂多運動了多長時間？ 16．如圖所示，長為三的輕繩一端系于固定點，另一端系質(zhì)量為的小球，將小球從點正下方處以一定初速度水平向右拋出，經(jīng)過一段時間后繩被拉直，以后小球?qū)⒁詾閳A心在豎直平面內(nèi)擺動．已知繩剛被拉直時與豎直方向成角，求： （1）小球被水平拋出時的速度； （2）在繩被拉緊的瞬間，圓心受到的沖量． 【答案與解析】 1．【答案】 BC 　 【解析】動量發(fā)生變化即速度發(fā)生變化，也就是產(chǎn)生加速度，但是加速度不一定變化，故AD錯，C對；又根據(jù)動量定理動量發(fā)生變化，合外力的沖量一定不是零，B對。 2．【答案】AC 　 【解析】根據(jù)受力分析，物體所受的彈力為 ，作用時間為，所以沖量為，故A選項正確，B錯誤；彈力和摩擦力的合力大小為重力的大小，故沖量大小為，C選項正確；重力沖量大小為，故D選項錯誤。 3．【答案】ACD 　 【解析】物體靜止，即物體的位移s等于零，所以力F對物體所做的功為零，A對；根據(jù)，恒力F和時間t均不為零，故F對物體的沖量不為零，故B錯誤；物體靜止，所受的合力為零，所以合力對物體所做的功、對物體的沖量均為零，CD對。 4．【答案】D 　 【解析】沖量的大小等于動量的變化，即；方向向上，與反彈方向相同。故選D。 5．【答案】C 【解析】對鐵錘應(yīng)用動量定理，設(shè)木樁對鐵錘的平均作用力為F，則，解得，所以由牛頓第三定律知，鐵錘對木樁的平均沖力． 6．【答案】D 【解析】在時間，，在時間內(nèi)，所以；又因為，。故＜，D項正確． 7．【答案】C、D 【解析】 在緩慢拉動紙帶時，重物與紙帶之間是靜摩擦力，在迅速拉動紙帶時，它們之間是滑動摩擦力，靜摩擦力可能比滑動摩擦力小些，也可能大些，但相差不大可認為相同。緩慢拉動紙帶時，作用時間長，摩擦力的沖量大，重物的動量變化大，所以重物跟隨紙帶一起運動；迅速拉動紙帶時，作用時間短，滑動摩擦力的沖量小，重物的動量變化小。所以重物幾乎不動。 8．【答案】C 【解析】 題圖（a）中，合力的沖量為 ； 題圖（b）中，合力的沖量為 。 題圖（c）中，合力的沖量為 。 由于在題圖（c）情況下合力的沖量最大，故是最大的。 9．【答案】C 【解析】設(shè)、的作用時間分為、，則由題圖知＜。當只有摩擦力作用時，由∥知圖線斜率相同，則加速度相同，由牛頓第二定律知，摩擦力相同，故C選項正確，D選項錯誤；對a，由動量定理得；對b同理。由圖象知：，＜，所以有：，即，因此＞，即A、B選項均錯。此題還可根據(jù)動能定理比較和所做功的大小關(guān)系。 10．【答案】BCD 【解析】以平拋運動為例，A錯誤；，B正確；，C正確；同上，單位時間內(nèi)物體動量的增量大小等于，與質(zhì)量無關(guān)，D正確. 二、填空題： 11．【答案】；向下；；向下；；向下 12. 【答案】1∶1；1∶2 13．【答案】；． 三、解答題： 14．【答案】（1）N （2）N 【解析】（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0.5 m。設(shè)運動時間為t，根據(jù)，得。根據(jù)動量定理Ft=Δp=mv0，得。 （2）若人系有安全帶，則。 15．【答案】 【解析】設(shè)列車勻速前進的速度為v0，列車的牽引力為F=kMg，機車的運動時間為t1，末節(jié)車廂的運動時間為t2。對機車由動量定理得Ft―k(M―m)gt1=―(M―m)v0，對末節(jié)車廂由動量定理得―kmgt2=―mv0，機車比末節(jié)車廂多運動的時間為。 16．【答案】（1）（2） 【解析】（1）設(shè)球拋出后經(jīng)過時間t繩剛被拉直，則由平拋運動規(guī)律，得 Lsin60=v0t ① ， ② 由①②兩式得 ，。 （2）繩剛被拉緊瞬間，小球的瞬時速度為 。 設(shè)v與豎直方向夾角為，則。 將v、t代入上式得，所以，即此時速度方向與繩的方向一致，小球該時刻的動量即為初動量， 。 設(shè)繩的拉直的方向為正方向，根據(jù)動量定理有 ． 所以圓心O受到繩子拉力沖量大小為．