2019_2020学年高中物理第十六章动量守恒定律2动量和动量定理课后检测含解析新人教版选修3_5.doc
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1、2动量和动量定理记一记动量和动量定理知识体系1个状态量动量1个过程量冲量1个变化量动量的变化量1个关系式动量定理 辨一辨1.某物体的速度大小不变,动量一定不变()2物体的动量相同,其动能一定也相同()3冲量是矢量,其方向与恒力方向相同()4力越大,力对物体的冲量越大()5一段时间内,若动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外力一定不为零()想一想1.冲量与功有什么区别和联系?提示:冲量是力在时间上的积累,功是力在位移上的积累它们都是过程量,但冲量是矢量,功是标量2动量和动能有什么区别和联系?提示:动量和动能都是状态量但动量是矢量,动能是标量它们的关系为Ek,p.3动量定理和动能定理的区别和联系
2、?提示:动量定理:F合tmvtmv0矢量式动能定理:F合xmvmv标量式思考感悟:练一练1.质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回去,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为()A10 kgm/sB10 kgm/sC40 kgm/s D40 kgm/s解析:规定竖直向下为正方向,则初动量p1mv155 kgm/s25 kgm/s,末动量p2mv25(3) kgm/s15 kgm/s,故动量的变化pp2p115 kgm/s25 kgm/s40 kgm/s,故D正确答案:D2对任何运动的物体,用一不变的力制动使它停止下来,所需的时间决定于物体的(
3、)A速度 B加速度C动量 D质量解析:由动量定理Ftp,得t.当力不变化时,制动时间决定于物体的动量答案:C3水平面上的物体M,在水平恒力F的作用下由静止开始运动,经时间t后,撤去水平恒力F,又经时间t后停止运动,则物体所受的摩擦力大小为()AF B.C. D.解析:对全过程应用动量定理得Ft2Fft0FfF故B正确答案:B4蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m高处空气阻力不计,已知运动员与网接触的时间为1.2 s若把这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理
4、,求此力的大小(g取10 m/s2)解析:运动员刚接触网时速度的大小v1 m/s8 m/s,方向竖直向下刚离开网时速度的大小v2 m/s10 m/s,方向竖直向上运动员与网接触的过程中,设网对运动员的作用力为FN,对运动员由动量定理(以竖直向上为正方向)得:(FNmg)tmv2m(v1)解得FNmg N6010 N1.5103 N.答案:1.5103 N要点一 对动量、冲量的理解1.(多选)以初速度v水平抛出一质量为m的石块,不计空气阻力,则对石块在空中运动过程中的下列各物理量的判断正确的是()A在两个相等的时间间隔内,石块受到的冲量相同B在两个相等的时间间隔内,石块动量的增量相同C在两个下落
5、高度相同的过程中,石块动量的增量相同D在两个下落高度相同的过程中,石块动能的增量相同解析:不计空气阻力,石块只受重力的作用,两个过程所用的时间相同,重力的冲量就相同,A正确据动量定理,物体动量的增量等于它所受合力的冲量,由于在两个相等的时间间隔内,石块受到重力的冲量相同,所以动量的增量必然相同,B正确由于石块下落时在竖直方向上是做加速运动,下落相同高度所用时间不同,所受重力的冲量就不同,因而动量的增量不同,C错据动能定理,合外力对物体所做的功等于物体动能的增量,石块只受重力作用,在重力的方向上位移相同,重力做的功就相同,因此动能的增量就相同,D正确答案:ABD2(多选)关于动量与动能关系的下列
6、说法中,正确的是()A一个质量为m的物体,其动量p与动能Ek间有pB两个质量相同的物体,如果动能相等,则它们的动量相同C两个质量相同的物体,如果动量相同,则它们的动能一定相等D两个物体的质量比为m1:m21:2,动量大小之比为p1:p22:3,则它们的动能之比为Ek1:Ek24:9解析:动量pmv,动能Ekmv2,则有p,故选项A正确;动能相同只能说明速度的大小相等,但方向不一定相同,故动量不一定相同,故选项B错误;如果动量相同,则速度的大小一定相等,则动能一定相等,故选项C正确;由动量和动能的关系可知Ek,两个物体的质量比为m1:m21:2,动量大小之比为p1:p22:3,则它们的动能之比为
7、Ek1:Ek2 8:9,故选项D错误答案:AC3如图所示,倾角为的光滑斜面,长为s.一个质量为m的物体自A点从静止滑下,在由A到B的过程中,斜面对物体的冲量大小是_,重力的冲量大小是_,物体受到的冲量大小是_(斜面固定不动)解析:该题应用冲量的定义式来求解物体沿光滑斜面下滑,加速度agsin ,滑到底端所用时间为t,由sat2,可知t由冲量的定义式得INNtmgcos ,IGmgtmg,I合F合tmgsin 答案:见解析4.2018年5月27日下午,汤姆斯杯男团决赛,中国队以大比分31逆转战胜日本队,时隔六年再度登顶中国队第一单打谌龙扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h,假设球飞来的速度为9
8、0 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回设羽毛球质量为5 g,击球过程只用了0.05 s试求:(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量(2)运动员击球过程中羽毛球所受重力的冲量、羽毛球的动能变化量各是多少?(g取10 m/s2)解析:(1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则p1mv15103 kgm/s0.125 kgm/sp2mv25103 kgm/s0.475 kgm/s所以动量的变化量pp2p1(0.4750.125) kgm/s0.600 kgm/s,所以羽毛球的动量变化量大小为0.600 kgm/s,方向与羽毛球飞来的方向相反(2)羽毛球重力大小为Gmg0.05 N所以重
9、力的冲量IGt2.5103 Ns,方向竖直向下羽毛球的初速度为v25 m/s,羽毛球的末速度v95 m/s所以EkEkEkmv2mv221 J答案:(1)0.600 kgm/s,与羽毛球飞来的方向相反(2)2.5103 Ns,方向竖直向下21 J要点二 对动量定理的理解及应用5.2019全国卷最近,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4.8106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量约为()A1.6102 kgB1.6103 kgC1.6105 kg D1.610
10、6 kg解析:设某次实验中该发动机向后喷射的气体的质量为m,对该气体根据动量定理有:Ftmv0,解得m kg1.6103 kg,故选项B正确,A、C、D错误答案:B6一质量为100 g的小球从0.80 m高处自由下落到一厚软垫上若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.2 s,则这段时间内软垫对小球的冲量大小为_(g取10 m/s2,不计空气阻力)解析:小球从高处自由下落到陷至软垫最低点经历了两个过程,从高处自由下落到接触软垫前一瞬间,是自由下落过程,接触软垫前一瞬间速度由v22gh可求出v4 m/s.接触软垫时受到软垫竖直向上的作用力FN和竖直向下的重力mg的作用,规定竖直向下为正,由动量定
11、理得(mgFN)t0mv,故有FNt0.1100.2 Ns0.14 Ns0.2 Ns0.4 Ns0.6 Ns.答案:0.6 Ns7.质量为10 kg的物体在F200 N与斜面平行的力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面向上运动,斜面固定不动且足够长,斜面与水平地面的夹角37.力F作用2 s后撤去,物体在斜面上继续上滑了3 s后,速度减为零已知g取10 m/s2,不计空气阻力,求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)物体沿斜面向上运动的最大位移s.解析:(1)对全过程应用动量定理,有:Ft1mgcos (t1t2)mgsin (t1t2)0代入数据解得:0.25(2)撤去外力F后,由牛顿第
12、二定律有:a2gsin gcos 8 m/s2撤去外力F时的速度为:va2t224 m/s总位移为:s(t1t2)60 m.答案:(1)0.25(2)60 m8如图所示为某运动员用头颠球,若足球用头顶起,每次上升高度为80 cm,足球的重量为400 g,与头部作用时间t为0.1 s,空气阻力不计,g10 m/s2,求:(1)足球一次在空中的运动时间;(2)足球对头部的作用力解析:(1)足球自由下落时有hgt,解得t10.4 s,竖直向上运动的时间等于自由下落运动的时间,所以t2t10.8 s.(2)设竖直向上为正方向,因空气阻力不计,所以顶球前后速度大小相同,由动量定理得(FNmg)tmv(m
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