人教版高中物理选择性必修第一册课后习题 第1章 2.动量定理.docVIP

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2.动量定理

基础巩固

1.(多选)对下列几种物理现象的解释,正确的是()

A.用锤子击打钉子时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻

B.用手接篮球时,手往往向后缩一下,是为了减小冲量

C.易碎品运输时,要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间以减小作用力

D.在车内推车推不动,是因为车(包括人)所受合外力的冲量为零

答案:CD

解析:用锤子击打钉子时,不用橡皮锤除因为橡皮锤太轻(质量太小)外,还因为橡皮锤与钉子的作用时间长,作用力小;用手接篮球时,手往后缩一下,是为了延长作用时间以减小作用力,所以A、B项错误。据动量定理FΔt=Δp知,当Δp相同时,Δt越长,作用力越小,故C项正确。车能否移动或运动状态能否改变取决于所受的合外力,与内部作用无关,所以D项正确。

2.(多选)物体在恒定合外力F的作用下运动,则以下说法正确的是()

A.物体所受合外力冲量的大小与时间成正比

B.物体动量的变化率不恒定

C.物体动量的变化恒定

D.物体动量的变化与时间成正比

答案:AD

解析:根据I=Ft可知,合外力恒定时,冲量大小与时间成正比,故A正确;根据Ft=Δp可知,F=Δpt

3.质量为m的运动员,托起质量为m0的杠铃从下蹲状态(图甲)缓慢运动到站立状态(图乙),运动员保持乙状态站立Δt时间后再将杠铃向上举至双臂伸直停止(图丙)。甲到乙、乙到丙过程杠铃上升的高度分别为h1、h2,经历的时间分别为t1、t2,对整个过程,下列说法正确的是()

A.地面对运动员的冲量为0

B.地面对运动员的冲量为(m0+m)g(t1+t2)

C.运动员对杠铃的冲量为m0g(t1+t2+Δt)

D.运动员对杠铃的冲量为m0g(t1+t2)

答案:C

解析:根据冲量的概念可知,地面对运动员的冲量为I1=(m0+m)g(t1+t2+Δt),运动员对杠铃的冲量为I2=m0g(t1+t2+Δt),故C正确,A、B、D错误。

4.如图所示,运动员挥拍将质量为m的网球击出。如果网球被拍子击出前后瞬时速度的大小分别为v1、v2,v1与v2方向相反,且v2v1。忽略网球的重力,则此过程中拍子对网球作用力的冲量()

A.大小为m(v2-v1),方向与v1方向相同

B.大小为m(v2+v1),方向与v1方向相同

C.大小为m(v2-v1),方向与v2方向相同

D.大小为m(v2+v1),方向与v2方向相同

答案:D

解析:在球拍拍打网球的过程中,选取v2方向为正方向,对网球运用动量定理有I=mv2-(-mv1)=m(v2+v1),即拍子对网球作用力的冲量大小为m(v2+v1),方向与v2方向相同。

5.质量为1kg的物体做直线运动,其速度—时间图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是()

A.10N·s,10N·s

B.10N·s,-10N·s

C.0,10N·s

D.0,-10N·s

答案:D

解析:由题图可知,在前10s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10s内末状态的动量p3=-5kg·m/s,由动量定理得I2=p3-p2=-10N·s,故D正确。

6.质量为1kg的物体静止放在足够大的水平桌面上,物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.4,有一大小为5N的水平恒力F作用于物体上,使之加速前进,经3s后撤去F,最后静止,求物体运动的总时间。g取10m/s2。

答案:3.75s

解析:物体由开始运动到停止运动的全过程中,F的冲量为Ft1,摩擦力的冲量为Fft,选水平恒力F的方向为正方向,根据动量定理有

Ft1-Fft=0①

又Ff=μmg②

联立①②式解得t=F

代入数据解得t=3.75s。

7.人们常说“滴水穿石”,请你根据下面所提供的信息,估算水对石头的冲击力的大小。一瀑布落差为h=20m,水流量为Q=0.10m3/s,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零。落在石头上的水立即流走,在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力,g取10m/s2。

答案:2×103N

解析:设水滴下落与石头碰前速度为v,则有

mgh=12mv

设时间Δt内有质量为Δm的水冲到石头上,石头对水的作用力为F,由动量定理得

-FΔt=0-Δmv

又因Δm=ρQΔt

联立得F=ρQ2gh=2×103N

由牛顿第三定律,水对石头的作用力为F=F=2×103N。

能力提升

1.质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,幸好有弹性安全带的保护使他悬挂起来。已知弹性安全带的缓冲时间是1.5s,安全带自然长度为5m,g取10m/s2,则安全带所受的平均冲力的大小为()