内容正文:
第1节 动量与动量定理(巩固)同步作业
一.选择题:
1.下列说法中正确的是( )
A.一个恒力对物体做功为零,则其冲量也为零
B.一个物体(质量不变)的动能改变,它的动量一定改变
C.易碎品运输时要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了减少冲量
D.玻璃杯掉在水泥地上易碎,是因为受到的冲量太大
2.如图所示,一个质量为0.18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度向左飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s,则这一过程中动量的变化量为( )
A.大小为3.6 kg·m/s,方向向左 B.大小为3.6 kg·m/s,方向向右
C.大小为12.6 kg·m/s,方向向左 D.大小为12.6 kg·m/s,方向向右
3.一台自动传送盘,盘上离转轴0.5 m处有一质量为0.5 kg的零件,随盘做匀速圆周运动,则当盘以角速度为2 rad/s转过180°的过程中,零件动量的变化量大小为( )
A.0.25 kg·m/s B.0.5 kg·m/s
C.1 kg·m/s D.2 kg·m/s
4.如图所示,突发交通事故时,车内正面的安全气囊弹出.弹出安全气囊可以( )
A.增大事故突发时人的惯性
B.减小事故突发时人的惯性
C.增大事故突发时由于撞击对人的伤害
D.减小事故突发时由于撞击对人的伤害
5.质量为0.2 kg的小球竖直下落,以6 m/s的速度碰触地面,再以4 m/s的速度反向弹回.取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于小球动量的变化量Δp和合力冲量ΔI下列说法正确的是( )
A.Δp=2 kg·m/s B.Δp=-2 kg·m/s
C.ΔI=0.4 kg·m/s D.ΔI=-0.4 kg·m/s
6.最近,我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展.若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8×106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量约为( )
A.1.6×102 kg B.1.6×103 kg
C.1.6×105 kg D.1.6×106 kg
7.(2025·江苏兴化·月考)一质量为4kg的物块在水平外力F的作用下从静止开始沿光滑的水平面做直线运动。F随时间t变化的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.0~9s内物块先加速后减速
B.时物块的速率为
C.0~3s内物块的动量变化量大小为
D.0~5s内F的冲量大小为
8.一质量为m的小球被水平抛出,经过一段时间后小球的速度大小为v,若此过程中重力的冲量大小为I,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球抛出时的初速度大小为( )
A.v- B.v-
C. D.
9.如图所示,光滑定滑轮固定在墙上,绕过定滑轮的轻绳连接质量为2m的小球A和质量为m的小球B,小球B静止在地面上,用手托着小球A,滑轮两边的轻绳刚好伸直并沿竖直方向,这时小球A离地面的高度为H,不计滑轮和小球的大小,快速撤去手,小球A从静止开始运动至到达地面的过程中(小球A落地后不再弹起),下列说法正确的是(已知重力加速度大小为g)( )
A.撤去手的一瞬间,小球B对地面的压力大小为
B.小球A向下运动过程中,轻绳对小球A的冲量大小为
C.小球A向下运动过程中,轻绳对小球A的冲量大于小球A重力的冲量
D.小球A向下运动过程中,小球A的机械能减少量小于
10.(多选)现如今的街头“老头乐”品牌层出不穷,给老年人带来了方便的同时,也存在着大量的交通安全问题,例如许多廉价的电动车无气囊,在电动车事故中,气囊可防止的头部受伤,大大减小损伤程度。设气囊的缓冲层与头部的撞击时间延长至以上,人头部的质量约为,则下列说法正确的是( )
A.气囊减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B.气囊减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C.事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量相同
D.若事故中头部以的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力最多为
二.计算题:
11.一高空作业的工人重为600 N,系一条长为L=5 m的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1 s,则安全带受的冲力是多少?(g取10 m/s2)
12.(2025·江苏苏州·期中)如图所示,一质量m=2kg的物块在水平地面上运动,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1;t=0时,物块的速度大小v0=4m/s,方向水平向右。此时对物体施加一外力F,F随时间t的变化关系满足,规定向右为正方向,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)0~6s外力F的冲量大小I;
(2)物块向右运动过程中速度的最大值v;
(3)从零时刻到速度为零所用的时间t。
参考答案:
1.【答案】B【解析】一个恒力对物体做功为零,其冲量可以不为零,如用力推一个箱子,没有推动,力对箱子做功为零,根据,可知推力对箱子冲量不为零,故A错误;一个物体(质量不变)的动能改变,则其速度一定,动量一定改变,故B正确;由可知,动量变化量相等时,作用时间t越长,力越小,因此易碎品运输时要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间以减小作用力,故C错误;由可知,动量变化量相等时,时间t越小,力越大,因此玻璃杯掉在水泥地上易碎,是因为作用时间短,受到力大,故D错误。
2.【答案】D【解析】选向左为正方向,则动量的变化量Δp=mv1-mv0=0.18×(-45)kg·m/s-0.18×25 kg·m/s=-12.6 kg·m/s,大小为12.6 kg·m/s,负号表示其方向向右,D正确。
3.【答案】C【解析】零件动量的变化量大小为Δp=mv2-mv1=2mωr=2×0.5×2×0.5 kg·m/s=1 kg·m/s,故选项C正确.
4.【答案】D【解析】惯性是物体的固有属性,其大小只与质量有关,故安全气囊弹出不会改变人的惯性,故A、B错误;安全气囊弹出后可以延长撞击时间,从而减小作用力,减小事故突发时由于撞击对人的伤害,故C错误,D正确.
5.【答案】A【解析】取竖直向上方向为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化为:Δp=mv2-(-mv1)=0.2×(6+4) kg·m/s=2 kg·m/s,方向竖直向上,故A正确,B错误.根据动量定理可知,合力的冲量等于动量的变化,可知ΔI=Δp=2 kg·m/s,C、D错误.
6.【答案】B 【解析】根据动量定理有FΔt=Δmv-0,解得==1.6×103 kg/s,所以选项B正确.
7.【答案】D【解析】内,力F的方向没有变化,物块一直做加速运动,故A错误;内,根据动量定理可得,根据图像与坐标轴包围的面积表示力的冲量,则在内有,得,故B错误;根据动量定理可知内物块的动量变化量大小为,故C错误;0~5s内,F的冲量大小为,故D正确。
8.【答案】C 【解析】 由题意可知I=mgt,则t=,经过t时间,小球在竖直方向上的速度大小为vy=gt=,根据速度的分解可知,初速度大小为v0=,故选C。
9.【答案】B【解析】释放小球A的瞬间,设A、B两小球组成的整体的加速度为a,由牛顿第二定律可得,解得,对小球A有,解得,对小球B有,解得,由牛顿第三定律可知小球B对地面的压力大小为0,故A错误;由,可得小球A向下运动的时间为,轻绳对小球A的冲量大小为,故B正确;对小球A来说,小球A的重力大于轻绳拉力,所以轻绳对小球A的冲量小于小球A重力的冲量,故C错误;重力做功不改变机械能,所以小球A的机械能减少量等于轻绳拉力做的功的大小,即,故D错误。
10.【答案】AD【解析】根据动量定理,可得,由于气囊的缓冲与头部的撞击时间延长了,从而减小了对头部的作用力F,也即减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率,但驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量并未改变,故A正确,B错误;事故中气囊对头部的作用力与头部对气囊的作用力大小相等,方向相反,且作用时间相等,所以,可知事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量大小相等,方向相反,故C错误;由题意,若事故中头部以的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力大小最多为,故D正确。
11.【答案】1 200 N
[解析]法一
设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1,
v=2gL,得v1=。
经缓冲时间t=1 s后速度变为0,取向下为正方向,对工人由动量定理知,工人受两个力作用,即拉力F和重力mg,有(mg-F)t=0-mv1,F=
将数值代入得F=1 200 N。
由牛顿第三定律知安全带受的冲力F′为1 200 N,方向竖直向下。
法二
在整个下落过程中对工人应用动量定理,在整个下落过程中,重力的冲量大小为mg,拉力F的冲量大小为Ft。初、末动量都是零,取向下为正方向,
由动量定理得mg-Ft=0 解得F==1 200 N。
由牛顿第三定律知安全带受的冲力F′=F=1 200 N,方向竖直向下。
12.【答案】(1);(2);(3)s
【解析】(1)外力F的冲量大小是力-时间图像与坐标轴所围三角形面积的大小,可知0~6s外力F的冲量大小
(2)物块合外力为零时,速度最大,即满足
将带入,解得
t=0时,;t1=2s时,,由动量定理
解得
(3)
设时刻速度是零,从t=0到时刻,
外力F的冲量(N·s)
由动量定理
解得
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