高中物理第一章 动量守恒定律2 动量定理作业ppt课件

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1.(多选)(2023广东广州第四中学高二期中)乒乓球陪练机器人可辅助训练。若乒乓球被机器人以原速率斜向上击回,在空中运动一段时间后落到台面上,忽略空气阻力,下列说法正确的是(　　)A.击球过程合外力对乒乓球做功不为零B.击球过程合外力对乒乓球的冲量为零C.乒乓球运动至最高点时,动量不为零D.乒乓球下落过程中,在相等时间内动量变化量相同
解析 机器人将乒乓球原速率击回,可知乒乓球的动能不变,动量方向发生改变,可知合力做功为零,冲量不为零,A、B错误;乒乓球运动至最高点时有水平方向的速度,所以动量不为零,C正确;乒乓球下落过程中,只受重力,根据动量定理得mgΔt=Δp,解得 =mg,即在相等时间内动量变化量相同,D正确。
2.“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是(　　)
A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变
解析 乘客在竖直面内做匀速圆周运动,动能不变,而在上升过程中重力势能增加,机械能增加,下降过程中则相反,A错误;在最高点时,乘客具有竖直向下的向心加速度,处于失重状态,故B正确;因重力恒定,重力的冲量等于重力与其作用时间的乘积,故重力冲量一定不为零,C错误;重力的瞬时功率P=mg·v·cs α,其中α是瞬时速度v的方向与重力方向之间的夹角,故重力的瞬时功率不会保持不变,D错误。
3.水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的甲、乙两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体继续运动一段时间后停下来。两物体的v-t图像如图所示,图中线段AB∥CD,则整个运动过程中(　　)A.F1的冲量大于F2的冲量B.F1的冲量等于F2的冲量C.两物体受到的摩擦力大小相等D.两物体受到的摩擦力大小不等
解析 甲、乙先做加速运动,撤去推力后做减速运动。题图中线段AB∥CD,表明甲、乙加速度相同,又因为甲、乙质量相等,所以两物体受到的摩擦力大小相等,选项C正确,D错误;因为整个运动过程中两物体的动量改变量均为零,所以推力的冲量大小等于物体受到的摩擦力的冲量大小,由题图可知甲的运动时间小于乙的运动时间,所以甲受到的摩擦力的冲量小于乙受到的摩擦力的冲量,则F1的冲量小于F2的冲量,选项A、B错误。
4.(2023山东菏泽高二期中)某风力发电机叶片长度为64 m,风速为13 m/s时发电机满载发电,风通过发电机后速度减为12 m/s,已知空气的密度为1.3 kg/m3,则风受到的平均阻力约为(　　)A.4.4×104 NB.2.2×105 NC.2.2×106 ND.4.4×106 N
解析 叶片长度r=64 m,所以叶片旋转所形成的圆面积为S=πr2时间t内流过该圆面积的风柱体积为V=Sv1t=πr2v1t风柱的质量为m=ρV设风柱受到的平均阻力为F阻,取v1的方向为正方向,v1=13 m/s,v2=12 m/s根据动量定理有-F阻t=mv2-mv1,代入数据解得F阻=2.2×105 N。
5.物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动,如图甲所示。物体A的质量为mA,物体B的质量为mB,将连接物体A、B的绳烧断后,物体A上升经某一位置时的速度大小为v,这时物体B的下落速度大小为u,如图乙所示,在这段时间里,弹簧弹力对物体A的冲量等于(　　)A.mAvB.mAv-mBuC.mAv+mBuD.mAv+mAu
解析 从绳被烧断到物体B的速度为u,对物体B,由动量定理得,mBgt=mBu,对物体A,有IF-mAgt=mAv,得IF=mAgt+mAv=mAu+mAv,选项D正确。
6.运-20“鲲鹏”运输机是我国自主研制的新一代大型运输机。一架总质量为m的“鲲鹏”运输机在平直跑道上加速,速度从v增大到3v所用时间为t,运输机受到的平均阻力为Ff。求:(1)该运输机在这段时间内所受合力冲量I的大小;(2)该运输机在这段时间内所受平均水平推力F的大小。
解析 (1)以速度v的方向为正方向,根据动量定理可得“鲲鹏”运输机所受合力的冲量为I=m·3v-mv=2mv。(2)根据动量定理(F-Ff)t=3mv-mv
7.在粗糙的水平面上静止一个质量为1.5 kg的物体,从t=0时刻受到水平向右拉力F的作用,从静止开始做直线运动,拉力F随时间的变化如图所示,物体与地面的动摩擦因数为0.4,重力加速度g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:(1)在0~6 s时间内拉力F的冲量;(2)物体在t=6 s时的速度大小。
答案 (1)39 N·s,方向水平向右　(2)4 m/s解析 (1)F-t图像的面积表示F的冲量,0~6 s内IF= ×(3+9)×4 N·s+ ×(6+9)×2 N·s=39 N·s,方向水平向右。(2)物体受到的最大静摩擦力为Ff=μmg=6 N由题图可得,t=2 s时拉力等于最大静摩擦力,物体开始滑动,在2~6 s内拉力和摩擦力的冲量分别为IF'= ×(6+9)×2 N·s+ ×(6+9)×2 N·s=30 N·sIf=-Fft=-24 N·s设t=6 s时的速度为v,以水平向右为正方向,由动量定理可知I合=IF'+If=mv-0解得v=4 m/s。
8.(多选)(2023陕西渭南高二测试)如图所示,某同学练习用脚颠球。某一次足球由静止自由下落1.25 m,被重新颠起,离开脚背后竖直上升的最大高度仍为1.25 m。已知足球与脚背的作用时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)A.脚背对足球的平均作用力大小为44 NB.脚背对足球的平均作用力大小为40 NC.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为4.0 N·sD.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为4.4 N·s
解析 足球到达脚背的速度为 =5 m/s,根据运动的对称性,足球离开脚背的速度大小也是5 m/s,所以脚背与足球作用的过程中,由动量定理得(F-mg)Δt=mv-m(-v),解得F=44 N,故A正确,B错误;全程由动量定理得FΔt-IG=0,解得IG=4.4 N·s,故C错误,D正确。
9.(多选)质量为m1、m2的两物体,分别受到不同的恒力F1、F2的作用,由静止开始运动,下列说法正确的是(　　)
10.质量为1 kg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为μ=0.4,有一大小为5 N的水平恒力F作用于物体上,使之加速前进,经3 s后撤去F,g取10 m/s2,求:(1)物体运动的总时间;(2)物体运动的总位移大小。
答案 (1)3.75 s　(2)5.625 m解析 (1)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=0又Ff=μmg
11.某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为m1的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S,忽略水柱上升过程中横截面积的变化);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g。求:(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。