1、新人教版选择性必修一课后作业第一章动量守恒定律动量定理 一、选择题 1.下列说法中正确的是() A.根据 F=? ?,可把牛顿第二定律表述为:物体动量的变化率等于它所受的合外力 B.力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量,它反映了力的作用对时间的累积效应,是一个标量 C.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零 D.冲量的方向就是物体运动的方向 2.下面关于冲量的说法中正确的是() A.物体受到很大的冲力时,其冲量一定很大 B.当力与位移垂直时,该力的冲量为零 C.不管物体做什么运动,在相同时间内重力的冲量相同 D.只要力的大小恒定,其相同时间内的冲量就恒定 3.(多选)关于力的冲量,以下说法正确的是
2、() A.只有作用时间很短的力才能产生冲量 B.冲量是矢量,其方向就是力的方向 C.一对作用力与反作用力的冲量一定等大且反向 D.如果一个力不等于零,则在一段时间内其冲量不可能为零 4.(多选)恒力 F 作用在质量为 m 的物体上,如图所示。由于地面对物体的摩擦力较大,物体没有被拉 动,则经时间 t,下列说法正确的是() A.拉力 F 对物体的冲量大小为零 B.拉力 F 对物体的冲量大小为 Ft C.拉力 F 对物体的冲量大小为 Ft cos D.合力对物体的冲量大小为零 5.质量为 m 的运动员托着质量为 M 的杠铃从下蹲状态(图甲)缓慢运动到站立状态(图乙),该过程中 杠铃和人的肩部相对位
3、置不变,运动员保持乙状态站立t 时间后再将杠铃缓慢向上举,至双臂伸直 (图丙),运动员从甲到乙、从乙到丙经历的时间分别为 t1、t2,则在举起杠铃的整个过程中() A.地面对运动员的冲量为 0 B.地面对运动员的冲量为(M+m)g(t1+t2) C.运动员对杠铃的冲量为 Mg(t1+t2+t) D.运动员对杠铃的冲量为 Mg(t1+t2) 6.央视网消息,2019 年 8 月 15 日,俄罗斯“乌拉尔航空”公司一架 A-321 客机在莫斯科起飞后不久 遭遇多只飞鸟撞击,导致两台发动机起火引擎失灵,迫降在离机场不远的一片玉米地里。假设客机撞 鸟时飞行速度大约为 1 080 km/h,小鸟的质量约
4、为 0.5 kg,撞机时间约为 0.01 s,估算飞机受到的撞 击力为() A.540 NB.54 000 N C.15 000 ND.1.5 N 7.质量为 m 的物体以速度 v0从地面竖直上抛(不计空气阻力),直至落回地面,在此过程中() A.整个过程中重力的冲量为 0 B.整个过程中重力的冲量为 mv0 C.上升过程重力的冲量大小为 mv0,方向向下 D.上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为 mv0,但方向相反 8.质量为 1 kg 的物体做直线运动,其速度图像如图所示。则物体在前 10 s 内和后 10 s 内所受外力 的冲量分别是() A.10 Ns,10 NsB.10 Ns,-
5、10 Ns C.0,10 NsD.0,-10 Ns 9.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p 和合力的冲量 I,下列说法正 确的是() A.p=2 kgm/sB.p=-2 kgm/s C.I=0.4 kgm/sD.I=-0.4 kgm/s 10. (多选)为了抗击新型冠状病毒疫情,短短十天时间,“中国速度”就建成了一座火神山医院。施 工过程中,工人师傅们借助挖掘机将地面挖出一个大坑,挖出的土需用车及时运走。挖掘机将地上的 土运到最高处再倒入车中,设土从地面到
6、最高点的运动过程为,从最高点到车上的过程为,忽略 空气阻力,则对这部分土来说() A.过程动量的改变量为零 B.过程动量的改变量为零 C.过程动量的改变量等于重力的冲量 D.过程动量的改变量等于重力的冲量 11.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得 1 小时内杯中水位上升了 45 mm。查询得知,当时雨滴竖直下落的速度约为 12 m/s,据此估算该压强约 为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为 110 3 kg/m 3)( ) A.0.15 PaB.0.54 PaC.1.5 PaD.5.4 Pa 12.有些船和码头常悬挂一些老旧轮
7、胎,主要用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。原因是轮胎 的弹性大,使得() A.船舶靠岸过程中动量变化量比较小 B.船舶靠岸的末动量比较小 C.船舶靠岸过程冲量比较小 D.船舶靠岸过程时间比较长 13.下面列举的装置各有一定的道理,其中不能用动量定理进行解释的是() A.运输玻璃器皿等易碎品时,在器皿的四周总是垫着碎纸或海绵等柔软、有弹性的垫衬物 B.建筑工人戴的安全帽内有帆布垫,把头和帽子的外壳隔开一定的空间 C.热水瓶胆做成双层,且把两层中间的空气抽去 D.跳高运动中的垫子总是十分松软 14.(多选)汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标,也是未来汽车发展的三大主题(安全、节 能、环保
8、)之一。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法,也是各国政府检验汽车安全 性能的强制手段之一。试验时让汽车载着模拟乘员以 48.3 km/h 的国际标准碰撞速度驶向质量为 80 t 的国际标准碰撞试验台。由于障碍物是固定的,所以撞击使汽车的动量一下子变到 0,其冲击力相 当于以约 100 km/h 的速度撞向非固定物体。对该试验的下列分析,正确的是() A.汽车前面的发动机舱用料越坚硬、发动机舱越坚固,进行碰撞试验时模拟乘员受到的伤害就越小 B.汽车发生碰撞时,弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间,从而起到缓冲作用,减小模拟 乘员受到的冲击力 C.相对汽车撞击固定的物体(如墙体)
9、而言,汽车撞击非固定的物体较安全一些 D.如果不系安全带,快速膨开的气囊可能会对模拟乘员造成巨大伤害 15.超强台风“利奇马”在 2019 年 8 月 10 日凌晨 1 点 45 分前后在浙江温岭沿海登陆,登陆时中心 附近的最大风力 16 级(52 米/秒),是新中国成立之后登陆我国强度排第五的超强台风,风力大,降水 强度大,影响范围广,涉及 10 个省区市,持续时间长,也是历史上少有的超强台风,对固定建筑物破坏 程度巨大。请你根据所学物理知识推算固定建筑物所受风力(空气的压力)与风速(空气流动速度)的 大小关系。假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为 S,风速大小为 v,风吹到建筑物上后速度
10、瞬 间减为零,空气密度为,则风力 F 与风速大小 v 的关系式为() A.F=SvB.F=Sv 2 C.F=1 2Sv 3 D.F=Sv 3 16.水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、无需二次加工以及节约材料等特点,得到广泛应用。 某水刀切割机床如图所示,若横截面直径为 d 的水流以速度 v 垂直射到要切割的钢板上,碰到钢板后 水的速度减为零,已知水的密度为,则钢板受到水的冲击力大小为() A.d 2v B.d 2v2 C.1 4d 2v D.1 4d 2v2 二、非选择题 17.2019 年女排世界杯 9 月 14 日至 29 日在日本举行,中国女排取得十一连胜的优异成绩,成功卫冕 世界杯
11、冠军,为祖国和人民赢得了荣誉,为新中国成立 70 周年献上大礼。若某次运动员近网处扣球 后排球垂直球网水平飞出,击球前瞬间球的速度可视为零,击球点距离地面 h=2.45 m,击球过程中手 与球的接触时间 t=0.2 s。已知排球的质量 m=280 g,排球场相关数据为:长 L=18 m,宽 D=9 m。重力 加速度 g 取 10 m/s 2,空气阻力不计,求: (1)为使球不被扣出底线,球被击出时的最大速度; (2)为使球不被扣出底线,击球过程中手对排球的最大平均作用力。 答案答案 一、选择题 1.A牛顿第二定律的另一种表达形式为 F=? ?,其中 ? ?表示动量的变化率,A 正确;冲量是矢量
12、,B 错误; 冲量反映了力对时间的累积效应,只要有力作用一段时间,就有冲量,与物体的运动状态无关,C 错误; 冲量的方向与力的方向相同,而力的方向与物体运动的方向却不一定相同,D 错误。 2.C冲量是力与时间的乘积,力大,冲量不一定大,A 错误;当力与位移垂直时,只要力作用一段时间, 该力的冲量就不为零,B 错误;重力和作用时间均相同,则重力的冲量相同,与物体的运动状态无关,C 正确;力的大小恒定,但方向却不一定相同,其相同时间内的冲量不一定相同,D 错误。 3.BCD只要有力及作用时间,力就会产生冲量,A 错误;冲量是矢量,其方向与力的方向相同,B 正确; 作用力与反作用力大小相等,方向相反
13、,同时产生,同时消失,故二力的冲量一定大小相等,方向相 反,C 正确;若一个力不等于零,则在一段时间内其冲量一定不为零,D 正确。 4.BD恒力 F 对物体的冲量就是 F 与 F 的作用时间的乘积,所以 B 正确,A、C 错误;由于物体静止,所 受合力为零,故所受合力的冲量也为零,D 正确。 5.C因缓慢运动,运动员和杠铃均可视为处于平衡状态,则地面对运动员的支持力大小为(M+m)g,作 用时间为(t1+t2+t),故冲量为 I=(M+m)g(t1+t2+t),A、B 均错误;运动员对杠铃的力的大小为 Mg, 其冲量为 I=Mg(t1+t2+t),C 正确,D 错误。 6.C本题为估算题,可以
14、认为撞击前小鸟的速度为零,撞击后小鸟与飞机的速度相等,飞机的速度为 v=1 080 km/h=300 m/s,撞击过程对小鸟分析,由动量定理得 Ft=mv-0,解得 F=?t ? =0.5300 0.01 N=1.510 4 N, 由牛顿第三定律可知飞机受到的撞击力为 1.510 4 N,故选 C。 7.C物体从抛出到落回地面所用的时间为 t=2t0 ? ,所以整个过程中重力的冲量为 I=mg2t0 ? =2mv0,故 A、 B 错误;物体从抛出至到达最高点所用的时间为 t=t0 ?,上升过程中重力的冲量 I=mg t0 ?=mv0,方向与 重力的方向相同,即竖直向下,故 C 正确;由于上升的
15、时间和下落的时间相等,由冲量的定义式 I=Ft, 可得上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为 mv0,且方向都与重力方向相同,即竖直向下,故 D 错误。 8.D由图像可知,在前 10 s 内物体的初、末状态的动量相等,p1=p2=5 kgm/s,由动量定理知 I1=0; 在后 10 s 内物体的末动量 p3=-5 kgm/s,I2=p3-p2=-10 Ns,故选 D。 9.A取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量为p=mv2-(-mv1)=0.2(6+4) kgm/s=2 kgm/s,方向竖直向上,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 量,则有 I=
16、p=2 kgm/s,C、D 均错误。 10.AD在地面时,土的速度为零,被挖掘机运至最高点释放瞬间速度也为零,因此,过程中这部分 土的动量改变量为零,A 正确;土在最高点时速度为零,落至车上瞬间速度不为零,因此,过程中这部 分土的动量改变量不为零,B 错误;过程中,土不仅受自身重力的作用,还受挖掘机对其的作用力,故 此过程中动量的改变量等于重力与挖掘机作用力的合力的冲量,C 错误;过程中,土只受自身重力的 作用,故动量的改变量等于重力的冲量,D 正确。 11.A设雨滴受到支持面的平均作用力为 F,在t 时间内有质量为m 的雨水的速度由 v=12 m/s 减 为零。以向上为正方向,对这部分雨水应
17、用动量定理有 Ft=0-(-mv)=mv,得到 F=? ?v。设水杯横 截面积为 S,对水杯里的雨水,在t 时间内水面上升h,则有m=Sh,得 F=Sv? ?,压 强 p=? ?=v ? ?=110 3124510-3 3600 Pa=0.15 Pa。 12.D在船和码头上装老旧轮胎,是为了在船靠岸时延长作用时间,从而减小船和码头间的作用力。 在船和码头上装老旧轮胎并不会改变船舶靠岸过程中动量的变化量,也不会影响船舶靠岸的末动量, 选 D。 13.C运输玻璃器皿等易碎品时,在器皿的四周总是垫着碎纸或海绵等柔软、有弹性的垫衬物,是为 了延长作用时间,从而减小冲击力,即可以用动量定理解释;建筑工人
18、戴的安全帽内有帆布垫,把头和 帽子的外壳隔开一定的空间,是为了延长作用时间,从而减小冲击力,即可以用动量定理解释;热水瓶 胆做成双层,且把两层中间的空气抽去是为了保温,不是为了减小冲击力,不能用动量定理解释;跳高 运动中的垫子总是十分松软,是为了延长作用时间,从而减小冲击力,即可以用动量定理解释。本题 要求选不能用动量定理解释的,故选 C。 14.BCD汽车前面的发动机舱用料越坚硬、发动机舱越坚固,进行碰撞试验时汽车与障碍物碰撞的 时间越短,根据动量定理 Ft=mv,可知 F 越大,模拟乘员受到的伤害就越大,A 错误;汽车发生碰撞 时,在模拟乘员动量变化相同的情况下,弹出的安全气囊可增加模拟乘
19、员与车接触的时间,从而起到 缓冲作用,减小模拟乘员受到的冲击力,B 正确;相对汽车撞击固定的物体(如墙体)而言,汽车撞击非 固定的物体时,作用的时间较长,则冲击力较小,驾驶员就较安全一些,C 正确;如果不系安全带,快速 膨开的气囊会对模拟乘员产生很大的冲击力,可能会对模拟乘员造成巨大伤害,D 正确。 15.B设 t 时间内吹到建筑物上的空气质量为 m,则有 m=Svt,根据动量定理可得-Ft=0-mv=0- Sv 2t,解得风力 F 与风速大小 v 的关系式为 F=Sv2,故选 B。 16.D设 t 时间内有 V 体积的水打在钢板上,则这些水的质量为 m=V=Svt=1 4d 2vt,以这部分水 为研究对象,它受到钢板的作用力为 F,以水运动的方向为正方向,由动量定理有 Ft=0-mv,解得 F=- ?t ? =-1 4d 2v2,则由牛顿第三定律得钢板受到水的冲击力大小为1 4d 2v2,选 D。 二、非选择题 17.答案(1)12.86 m/s(2)18 N 解析排球恰好落在底线处,球被击出时的速度最大,击球过程中手对排球的平均作用力最大。 (1)排球在空中做平抛运动, 竖直方向:h=1 2g?1 2 水平方向:? 2=vmt1 联立解得 vm12.86 m/s (2)击球过程中,由动量定理有 Ft=mvm-0 代入数据解得 F=18 N
