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限时规范训练(20) 动量 冲量 动量定理
[基础巩固题组]
1.(2021·湖南卷)物体的运动状态可用位置x和动量p描述,称为相,对应p-x图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p-x图像中的一条曲线来描述,称为相轨迹。假如一质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,则对应的相轨迹可能是( )
解析:D 质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,由运动学公式v2=2ax可得v=,设质点的质量为m,则质点的动量p=m,由于质点的速度方向不变,则质点动量p的方向始终沿x轴正方向,根据数学知识可知D正确。
2.(2020·全国卷Ⅰ)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过程中的作用,下列说法正确的是( )
A.增加了司机单位面积的受力大小
B.减少了碰撞前后司机动量的变化量
C.将司机的动能全部转换成汽车的动能
D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
解析:D 汽车剧烈碰撞瞬间,安全气囊弹出,立即跟司机身体接触。司机在很短时间内由运动到静止,动量的变化量是一定的,由于安全气囊的存在,作用时间变长,据动量定理Δp=FΔt知,司机所受作用力减小;又知安全气囊打开后,司机与物体的接触面积变大,因此减少了司机单位面积的受力大小;碰撞过程中,动能转化为内能。综上可知,选项D正确。
3.如图所示甲、乙两种情况中,人用相同大小的恒定拉力拉绳子,使人和船A均向右运动,经过相同的时间t,图甲中船A没有到岸,图乙中船A没有与船B相碰,则经过时间t( )
甲 乙
A.图甲中人对绳子拉力的冲量比图乙中人对绳子拉力的冲量小
B.图甲中人对绳子拉力的冲量比图乙中人对绳子拉力的冲量大
C.图甲中人对绳子拉力的冲量与图乙中人对绳子拉力的冲量一样大
D.以上三种情况都有可能
解析:C 甲、乙两种情况下人对绳子的拉力相等,作用时间也相等,由冲量的定义式I=Ft可知,两冲量相等,只有选项C是正确的。
4.(2023·宁夏银川一中高三一模)汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时,安全气囊爆开。在某次试验中,质量m1=1600 kg的试验车以速度v1=36 km/h 正面撞击固定试验台,经时间t1=0.10 s碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开。则在本次实验中汽车受到试验台的冲量I0大小和F0的大小分别为(忽略撞击过程中地面阻力的影响)( )
A.I0=5.76×104 N·s,F0=1.6×105 N
B.I0=1.6×104 N·s,F0=1.6×105 N
C.I0=1.6×105 N·s,F0=1.6×105 N
D.I0=5.76×104 N·s,F0=3.2×105 N
解析:B 由动量定理可知,汽车受到试验台的冲量等于汽车动量的改变量的大小I0=m1v1-0=1600× N·s=1.6×104 N·s,根据冲量的定义式I0=F0t,带入数据解得F0=1.6×105 N,故B正确。
5.(2021·福建卷)福建属于台风频发地区,各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5 m/s~28.4 m/s,16级台风的风速范围为51.0 m/s~56.0 m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌,则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的( )
A.2倍 B.4倍
C.8倍 D.16倍
解析:B 设空气的密度为ρ,风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的横截面积为S,在时间Δt的空气质量为Δm=ρSv·Δt,假定台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的末速度变为零,对风由动量定理有-F·Δt=0-Δmv,可得F=ρSv2,10级台风的风速v1≈25 m/s,16级台风的风速v2≈50 m/s,则有=≈4,故B正确。
6.(多选)一质量为m=60 kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起,经t=0.2 s,以大小v=1 m/s的速度离开地面,取重力加速度g=10 m/s2,在这0.2 s内( )
A.地面对运动员的冲量大小为180 N·s
B.地面对运动员的冲量大小为60 N·s
C.地面对运动员做的功为30 J
D.地面对运动员做的功为零
解析:AD 人的速度由原来的零,起跳后变为v,设向上为正方向,由动量定理可得I-mgt=mv-0,故地面对人的冲量为I=mv+mgt=60×1 N·s+600×0.2 N·s=180 N·s,故A正确,B错误;人在跳起时,地面对人的支持力竖直向上,在跳起过程中,在支持力方向上没有位移,所以地面对运动员的支持力不做功,故C错误,D正确。
7.(2023·广东汕头市第一次模拟)(多选)科