内容正文:
第六章 动量 动量守恒定律
第1讲 动量和动量定理
1.(动量概念理解)有关物体的动量,下列说法正确的是( )
A.同一物体的动量改变,一定是速度大小改变
B.同一物体的动量改变,一定是速度方向改变
C.同一物体的运动速度改变,其动量一定改变
D.同一物体的运动速度改变,其动量可能不变
解析:C [动量为一矢量,由p=mv知,同一物体动量改变,可能是速度大小变化、也可能是速度方向变化,所以A、B错误;同一物体速度改变,动量一定变化,故C正确,D错误.]
2.(冲量概念的理解)(多选)如图,某物体在拉力F的作用下没有运动,经时间t后( )
A.拉力的冲量为Ft
B.拉力的冲量为Ftcos θ
C.合力的冲量为零
D.重力的冲量为零
解析:AC [根据冲量的公式,拉力的冲量为Ft,选项A正确,B错误;根据动量定理:I合=Δmv,物体没有运动,则Δv=0,所以I合=0,所以C正确;根据动量定理,竖直方向上:Fsin θ·t-mgt=0,得mgt=Fsin θ·t≠0,所以D错误.]
3.(动量定理的理解)下面关于物体动量和冲量的说法错误的是( )
A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大
B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变
C.物体动量增量的方向,就是它所受冲量的方向
D.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快
解析:A [Ft越大,Δp越大,但动量不一定大,它还与初态的动量有关,故A错误,B正确;冲量不仅与Δp大小相等,而且方向相同,所以C正确;物体所受合外力越大,速度变化越快,即动量变化越快,D正确.]
4.(动量定理的应用)使用无人机植树时,为保证树种的成活率,将种子连同营养物质制成种子胶囊.播种时,在离地面10 m高处以15 m/s的速度水平匀速飞行的无人机上,播种器利用空气压力把种子胶囊以5 m/s的速度(相对播种器)竖直向下射出,种子胶囊进入地面下10 cm深处完成一次播种.已知种子胶囊的总质量为20 g,不考虑其所受大气阻力及进入土壤后的重力作用,取g=10 m/s2,则( )
A.射出种子胶囊的过程中,播种器对种子胶囊做的功为2.5 J
B.离开无人机后,种子胶囊在空中运动的时间为 s
C.土壤对种子胶囊冲量的大小为3kg·m/s
D.种子胶囊在土壤内受到平均阻力的大小为22.5N
解析:D [射出种子胶囊的过程中,播种器对种子胶囊做的功等于其动能的增量,即W= s.,可求得t′=,t′=×10t2,解得t=1 s(另一个解舍去),B错误;种子胶囊落地时竖直速度vy=v+gt=15 m/s,水平速度vx=v0=15 m/s,进入土壤时竖直方向h′=gt2得:10=5t+×0.02×52J=0.25 J,A错误;胶囊离开无人机后在竖直方向做匀加速直线运动,由h=vt+mv2=
由动量定理I=Ft′=0-(-mv)
v=
可解得:土壤对种子胶囊的冲量I=mv=0.3N,故C错误,D正确.]kg·m/s,平均阻力大小F=22.5
5.(动量定理的应用)“长征九号”运载火箭将有望在2030年前后实现首飞.“长征九号”运载火箭箭体直径9.5米,全箭总长近百米,运载能力是现有中国火箭最大运载能力的5倍多,最大运载能力和综合性能指标将达到国际运载火箭的先进水平,有望在2030年前后实现首飞。若在某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,它在1 s时间内喷射的气体质量约为1.6×103kg.那么所产生的推力约为( )
A.4.8×105 N
B.4.8×106N
C.4.8×107 N
D.4.8×104N
答案:B
6.如图所示,运动员在水上做飞行运动表演.他操控喷射式悬浮飞行器将水带送上来的水反转180°后竖直向下喷出,令自己悬停在空中.已知运动员与装备的总质量M为100 kg,两个圆管喷嘴的直径均为10 cm,已知重力加速度大小g=10 m/s2,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,则喷嘴处喷水的速度大约为( )
A.3.0 m/s
B.5.4 m/s
C.8.0 m/s
D.10.2 m/s
解析:C [设飞行器对水的平均作用力大小为F,根据牛顿第三定律可知,水对飞行器的作用力大小也等于F,对飞行器受力分析可知F=Mg,设水喷出时的速度为v,在时间t内喷出的水的质量Δm=2ρ·V=2ρSvt,则t时间内质量为Δm的水获得的冲量I=Ft=Δmv,联立可得v=8 m/s,选项C正确.]
7.(动量定理的应用)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动“双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F=895 N,推进器开动时间Δt=7