备考2019年高考物理一轮复习文档:第六章 第1讲 动量、冲量、动量定理 练习 Word版含解析
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板块三限时规范特训时间:45分钟满分:100分一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。
其中1~7为单选,8~10为多选)1.[2018·湖北黄石市黄石一中模拟]有关物体的动量,下列说法正确的是()A.同一物体的动量改变,一定是速度大小改变B.同一物体的动量改变,一定是速度方向改变C.同一物体的运动速度改变,其动量一定改变D.同一物体的运动速度改变,其动量可能不变答案 C解析动量为一矢量,由p=m v知,同一物体动量改变,可能是速度大小变化、也可能是速度方向变化,所以A、B错误;同一物体速度改变,动量一定变化,故C正确,D错误。
2.[2018·山西太原五中月考]下面关于物体动量和冲量的说法错误的是()A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量增量的方向,就是它所受冲量的方向D.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快答案 A解析Ft越大,Δp越大,但动量不一定大,它还与初态的动量有关,故A错误,B正确;冲量不仅与Δp大小相等,而且方向相同,所以C正确;物体所受合外力越大,速度变化越快,即动量变化越快,D正确。
3.把一个乒乓球竖直向上抛出,若空气阻力大小不变,则乒乓球上升到最高点和从最高点返回到抛出点的过程相比较()A .重力在上升过程的冲量大B .合外力在上升过程的冲量大C .重力冲量在两过程中的方向相反D .空气阻力冲量在两过程中的方向相同答案 B解析 乒乓球上升过程mg +f =ma 1,下降过程mg -f =ma 2,故a 1>a 2。
由于上升和下降通过的位移相同,由公式x =12at 2知上升用的时间小于下降用的时间,上升时重力的冲量小,A 错误;而重力的冲量,不管是上升还是下降,方向都向下,故C 错误;而空气阻力冲量的方向:上升时向下,下降时向上,故方向相反,D 错误;再由公式v =2ax 可知,上升的初速度大于下降的末速度,由动量定理知,合外力的冲量等于动量的变化量,因上升时动量的变化量大于下降时动量的变化量,故合外力在上升过程冲量大,故B 正确。
4.[2018·山东临沂调研]人从高处跳到较硬的水平地面时,为了安全,一般都是让脚尖先触地且着地时要弯曲双腿,这是为了( )A .减小地面对人的冲量B .减小人的动量的变化C .增加人对地面的冲击时间D .增大人对地面的压强答案 C解析 脚尖先触地且着地时弯曲双腿,可以增加人对地面的冲击时间,根据动量定理F =Δp Δt可知,地面对人的作用力减小,从而达到安全的目的,故C 正确,A 、B 、D 错误。
5. [2018·江西上饶一中月考]物体A 和B 用轻绳相连在轻质弹簧下静止不动,如图甲所示。
A 的质量为m ,B 的质量为M 。
当连接A 、B的绳突然断开后,物体A上升经某一位置时的速度为v,这时物体B下落速度大小为u,如图乙所示。
这段时间里,弹簧的弹力对物体的冲量为()A.m v B.m v-MuC.m v+Mu D.m v+mu答案 D解析弹簧的弹力是变力,时间是未知量,显然,不能直接从冲量的概念I=Ft入手计算,只能用动量定理求解,对物体A:I弹-mgt=m v。
对物体B:Mgt=Mu。
消去t解得I弹=m v+mu,D正确,A、B、C错误。
6.一质量为2 kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的a-t图象如图所示,t=0时其速度大小为2 m/s,滑动摩擦力大小恒为2 N,则()A.t=6 s时,物体的速度为18 m/sB.在0~6 s内,合力对物体做的功为400 JC .在0~6 s 内,拉力对物体的冲量为36 N·sD .t =6 s 时,拉力F 的功率为200 W答案 D解析 类比速度图象中位移的表示方法可知,在加速度—时间图象中图线与坐标轴所围面积表示速度变化量,在0~6 s 内Δv =18 m/s ,又v 0=2 m/s ,则t =6 s 时的速度v =20 m/s ,A 错误;由动能定理可知,0~6 s 内,合力做的功为W =12m v 2-12m v 20=396 J ,B 错误;由动量定理可知,I F -F f ·t =m v -m v 0,代入已知条件解得I F =48 N·s ,C 错误;由牛顿第二定律可知,6 s 末F -F f =ma ,解得F =10 N ,所以拉力的功率P =F v =200 W ,D 正确。
7.质量为m 的运动员从床垫正上方h 1高处自由下落,落垫后反弹的高度为h 2,设运动员每次与床垫接触的时间为t ,则在运动员与床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力为(空气阻力不计,重力加速度为g )( )A .mg +m 2gh 1tB .mg +m 2gh 2tC.m 2gh 2+m 2gh 1tD .mg +m 2gh 2+m 2gh 1t答案 D解析 设在时间t 内,床垫对运动员的平均作用力大小为F ,运动员刚接触床垫时的速率为v 1,则离开床垫时的速率为v 2。
如图所示,规定竖直向上为正方向,根据动量定理有:F 合t =Δp ,F 合=F -mgΔp =m v 2-m (-v 1)=m v 2+m v 1由机械能守恒定律有12m v 21=mgh 1,v 1=2gh 1 12m v 22=mgh 2,v 2=2gh 2 由此可得F =mg +m v 2+m v 1t =mg +m 2gh 2+m 2gh 1t,由牛顿第三定律可得,运动员对床垫的作用力大小F ′=F =mg +m 2gh 2+m 2gh 1t,方向为竖直向下,D 正确,A 、B 、C 错误。
8. 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,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FtC .拉力F 对物体的冲量大小是Ft cos θD .合力对物体的冲量大小为零答案 BD解析 物体静止时,合外力为零,合外力的冲量为零,D 正确;拉力是恒力,其冲量为力与时间的乘积,B 正确,A 、C 错误。
9.如图甲所示,一物块在t =0时刻,以初速度v 0从足够长的粗糙斜面底端向上滑行,物块速度随时间变化的图象如图乙所示,t 0时刻物块到达最高点,3t 0时刻物块又返回底端。
由此可以确定( )A .物块冲上斜面的最大位移B .物块返回底端时的速度C .物块所受摩擦力的大小D .斜面倾角θ答案 ABD解析 根据图线的“面积”可以求出物体冲上斜面的最大位移为:x =v 0t 02,A 正确;设物块返回底端时的速度大小为v ,则有:v 0t 02=v ·2t 02,解得:v =v 02,B 正确;根据动量定理得上滑过程:-(mg sin θ+μmg cos θ)t 0=0-m v 0,下滑过程: (mg sin θ-μmg cos θ)·2t 0=m v ,联立解得:f =3mg sin θ-3m v 04t 0,sin θ=5v 04gt 0,由于质量m 未知,则无法求出f ,可以求出斜面倾角θ,D 正确,C 错误。
10.在光滑水平面上,放着两块长度相同、质量分别为M 1和M 2的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块,如图所示。
开始时,各物均静止,今在两物块上各作用一个水平恒力F 1和F 2,当物块与木板分离时,两木板的速度分别为v 1和v 2,物块与两木板之间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是( )A .若F 1=F 2,M 1>M 2,则v 1>v 2B .若F 1=F 2,M 1<M 2,则v 1>v 2C .若F 1>F 2,M 1=M 2,则v 1>v 2D .若F 1<F 2,M 1=M 2,则v 1>v 2答案 BD解析 设物块质量为m ,木板质量为M ,长为L ,物块与木板间的滑动摩擦力大小为f ,在水平力F 作用下,经过时间t ,物块恰滑过木板,分离时物块的速度v ,木板的速度v ′,木板通过的位移s ,物块通过的位移为s +L 。
则有(F -f )t =m v ,ft =M v ′,对物块由动能定理(F -f )(s +L )=12m v 2,v 2=2F -f m (s +L ),对木板由动能定理fs =12M v ′2,v ′2=2f M s 。
由此可得:s +L s =v v ′=(F -f )M fm ,s =Lmf (F -f )M -fm 。
因此,分离时木板的速度v ′=2f 2Lm [(F -f )M -fm ]M ,其中F >f 。
可知,M 增大或F 增大时,速度v ′都变小,B 、D 正确。
二、非选择题(本题共2小题,共30分)11. [2017·湖南岳阳模拟](10分)在光滑水平面上有一质量为m =4 kg 的物体,它受到如图所示随时间变化的水平拉力作用,物体从静止开始运动,物体在10 s末的速度大小为多大?若它与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.1,10 s末物体速度的大小又为多大?(g取10 m/s2)答案 2.5 m/s0解析物体在光滑水平面上运动时,根据动量定理有F1t1-F2t2=m v,代入数据得v=2.5 m/s;若水平面粗糙,前5 s内拉力大于滑动摩擦力,根据动量定理(F1-μmg)t1=m v1,设再经过t2时间使该速度v1减为零,则-(F2+μmg)t2=0-m v1,解得t2=57s,而在速度减到零后,力F2=3 N已经不能再拉动物体,以后的速度都为零,所以10 s末物体速度仍旧是0。
12. [2017·山东临沂模拟](20分)香港迪士尼游乐园入口旁有一喷泉,在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱,将站在冲浪板上的米老鼠模型托起,稳定地悬停在空中,伴随着音乐旋律,米老鼠模型能够上下运动,引人驻足,如图所示。
这一景观可做如下简化,假设水柱以一定的速度从喷口竖直向上喷出,水柱的流量为Q(流量定义:在单位时间内向上通过水柱横截面的水的体积),设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相同,冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积,保证所有水都能喷到冲浪板的底部。
水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计,冲击冲浪板后,水在竖直方向的速度立即变为零,在水平方向朝四周均匀散开。
已知米老鼠模型和冲浪板的总质量为m 0,水的密度为ρ,重力加速度大小为g ,空气阻力及水的阻力均可忽略不计。
(1)求喷泉单位时间内喷出的水的质量;(2)由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短,因此在分析水对冲浪板的作用力时可忽略这部分水所受的重力。