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微练(十六) 动量和动量定理
一、单项选择题
1.质量为3 kg的物体在水平面上做直线运动,若速度大小由2 m/s变成5 m/s,那么在此过程中,动量变化的大小可能是 ( )
A.31.5 kg·m/s B.12 kg·m/s
C.20 kg·m/s D.21 kg·m/s
解析 若初、末速度方向相同,则动量的变化为Δp=mv'-mv=3×5 kg·m/s-3×2 kg·m/s=9 kg·m/s,若初、末速度方向相反,以末速度方向为正方向,则动量的变化为Δp=mv'-mv=3×5 kg·m/s-(-3×2) kg·m/s=21 kg·m/s,D项正确。
答案 D
2.关于动量和动能,下列说法中正确的是 ( )
A.一个物体(质量不变)的动量改变,它的动能一定改变
B.一个物体(质量不变)的动能改变,它的动量一定改变
C.做曲线运动的物体,它的动能一定在改变
D.甲物体动量p1=5 kg·m/s,乙物体动量p2=-10 kg·m/s,所以p1>p2
解析 动量是矢量,动能是标量,一个物体的动量改变,其动能不一定改变,例如匀速圆周运动,A项错误;一个物体动能改变,则速度大小在变化,其动量一定改变,B项正确;做匀速圆周运动的物体的动能不变,C项错误;动量是矢量,正、负号代表方向,不参与大小的比较,故大小p1<p2,D项错误。
答案 B
3.减震性跑步鞋通常有较柔软且弹性好的夹层鞋底帮助足部减震。如图是某品牌跑鞋结构示意图,关于减震的分析下列说法正确的是 ( )
A.减震跑步鞋减小了脚掌受力时间
B.减震跑步鞋减小了人脚与鞋底作用前后动量的变化量
C.减震跑步鞋减小了人脚与地面作用过程的作用力
D.减震跑步鞋减震部分吸收的能量不能再释放出来
解析 脚在落地前的速度大小相等,脚落地后最后的速度均为零,说明动量的变化量一定相等;减震跑步鞋主要是延长了脚与鞋底相互作用的时间,根据动量定理可知,减小了人与鞋底的作用力,且弹性较好,吸收的部分能量可再次回弹给跑步者,A、B、D三项错误,C项正确。
答案 C
4.一个质量为0.2 kg的小钢球竖直下落,落地时速度大小为1 m/s,与地面作用0.1 s后以等大的动量竖直向上反弹,小钢球在与地面碰撞的过程中,若选向上为正方向,g取10 m/s2,下列说法中正确的是 ( )
A.小钢球重力的冲量为0.1 kg·m/s
B.小钢球的动量变化量为-0.4 kg·m/s
C.小钢球受到合力的冲量为-0.4 N·s
D.小钢球受到的平均支持力为6 N
解析 小钢球重力的冲量为IG=-mgt=-0.2 kg·m/s,A项错误;小钢球落地时动量大小为p1=mv1=0.2 kg·m/s,选向上为正方向,则小钢球在与地面碰撞的过程中,小钢球的动量变化量为Δp=p1-(-p1)=0.4 kg·m/s,由动量定理可得I合=Δp=0.4 kg·m/s,B、C两项错误;由动量定理可得(FN-mg) t=Δp=0.4 kg·m/s,可得FN=6 N,D项正确。
答案 D
5.(2023·石家庄模拟)如图所示,北京冬奥会2 000米短道速滑接力热身赛上,当运动员在光滑冰面上交接时,后方运动员甲用力推前方运动员乙。下列说法正确的是 ( )
A.甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B.甲推出乙后,甲一定向后运动
C.甲、乙的动量变化相同
D.甲、乙所受推力的冲量大小相等
解析 由牛顿第三定律得甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等,方向相反;甲、乙受推力的冲量大小相等,方向相反,结合动量定理得甲、乙的动量变化大小相等,方向相反,由于推力的冲量大小未知,推出乙后甲的动量大小和方向不能判断。综上所述,只有D项正确。
答案 D
6.初秋时节,天空晴朗明净,气候凉爽宜人。小明站在荷塘边感受习习凉风,若风以大小为v的水平速度正对吹向小明,风与小明的接触面积为S,风与小明作用后的速度变为零,空气的密度为ρ,则小明受到风的压力大小为 ( )
A.ρSv B. C.ρS2v2 D.ρSv2
解析 在时间t内,与小明作用的空气的质量m=ρV=ρSvt,根据动量定理有-Ft=0-mv,解得F=ρSv2,D项正确。
答案 D
7.在一次摸高测试中,一质量为70 kg的同学先下蹲,再用力蹬地的同时举臂起跳,在刚要离地时其手指距地面的高度为1.95 m;离地后身体形状近似不变,手指摸到的最大高度为2.40 m。若从蹬地到离开地面的时间为0.2 s,则在不计空气阻力情况下,起跳过程中他对地面的平均压力约为(g取10 m/s2) ( )
A.1 050 N B.1 400 N
C.1 750 N D.1 900 N
解析 跳起后重心升高的高度为h=2.40 m-1.95 m=0.45 m,人跳起的速度v2=2gh,解得v==3 m/s,跳起