新教材2023_2024学年高中物理第1章动量及其守恒定律第1节动量和动量定理分层作业课件鲁科版选择性必修第一册

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第1章第1节　动量和动量定理123456789101.行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过程中的作用,下列说法正确的是(　　)A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积D解析 安全气囊延长了司机减速到零的时间,安全气囊弹出后增大了司机的受力面积,碰撞前后司机动量的变化量都为Δp=p'-p=0-p,并没有改变;由动量定理可知,Ft=Δp,t增加,司机受力变小,选项D正确,选项A、B错误。汽车最后速度为零,司机的动能不可能转化为汽车的动能,司机的动能转化为内能和气囊的弹性势能,选项C错误。12345678910123456789102.一匹马通过不计质量的绳子拉着货车从甲地到乙地,在这段时间内,下列说法正确的是(　　)A.马拉车的冲量大于车拉马的冲量B.车拉马的冲量大于马拉车的冲量C.两者互施的冲量大小相等D.无法比较冲量大小C解析 马对车的拉力与车对马的拉力是一对作用力与反作用力,大小总是相等,作用时间总是相同,根据冲量的定义,它们的冲量的大小相等,故选项C正确。123456789103.质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v2。在碰撞过程中,地面对钢球冲量的方向和大小为(　　)A.向下,m(v1-v2) B.向下,m(v1+v2)C.向上,m(v1-v2) D.向上,m(v1+v2)D解析 取向上为正方向,由于时间极短,所以忽略重力的冲量后,地面对钢球的冲量就等于钢球动量的变化量,考虑到碰撞地面前后的速度方向相反,于是有I=mv2-m(-v1)=m(v1+v2),方向竖直向上,选项D正确。123456789104.(多选)一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则(　　)A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.t=4 s时物块的速度为零AB解析 由动量定理有Ft=mv,解得v= ,t=1 s时物块的速率v= =1 m/s,A正确;t=2 s时,由动量定理有Ft=p-0,得物块的动量大小为p=2×2 kg·m/s=4 kg·m/s,B正确;t=3 s时,由动量定理有Ft1-F't2=p'-0,得物块的动量大小为p'=(2×2-1×1) kg·m/s=3 kg·m/s,C错误;t=4 s时,由动量定理有Ft1-F't3=p″-0,得物块的动量大小为p″=(2×2-1×2) kg·m/s=2 kg·m/s,速度不为零,D错误。12345678910123456789105.(多选)一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中。若把其在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进入泥潭起到停止的过程称为过程Ⅱ,则(　　)A.过程Ⅰ中钢珠动量的变化量等于重力的冲量B.过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小C.Ⅰ、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零D.过程Ⅱ中钢珠动量的变化量等于零AC 解析 对过程Ⅰ,钢珠只受重力,据动量定理知Gt1=mv,A正确;对过程Ⅱ,由动量定理得G·t2-F阻·t2=0-mv,则B、D错误;全过程Δp=0,C正确。123456789106.一个质量为0.18 kg的垒球以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒击打后,反向水平飞回,速度的大小为45 m/s。球棒与垒球的作用时间为0.002 s。垒球动量的变化量大小为　　　　 kg·m/s,球棒对垒球的平均作用力大小为　　　　 N。 12.6　6 300 解析 设垒球的初速度v0=25 m/s的方向为正方向,则末速度为v1=-45 m/s。动量的变化量为矢量,有Δp=mv1-mv0=-12.6 kg·m/s,即垒球的动量变化量大小为12.6 kg·m/s,由I=Ft=Δp可知,球棒对垒球的平均作用力为F=-6 300 N,球棒对垒球的平均作用力大小为6 300 N。123456789107.(多选)如图所示,箱子放在水平地面上,箱内有一质量为m的铁球以速度v向左壁碰去,来回碰几次后停下来,而箱子始终静止,则整个过程中(　　)A.铁球对箱子的冲量为零B.铁球和箱子受到的冲量为零C.箱子对铁球的冲量为mv,向右D.地面摩擦力对箱子的冲量为mv,向左CD解析 箱子在水平方向上受到两个力作用,铁球对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力,二力始终等大反向,其合力始终为零,故箱子始终静止。铁球对箱子的冲量与地面摩擦力对箱子的冲量等大反向,合冲量为零,故A错误;以水平向左为正方向,根据动量定理,铁球受到的冲量为I=0-mv=-mv,而箱子受到的冲量始终为零,故B错误;根据动量定理,箱子对铁球的冲量为I=0-mv=-mv,负号表示方向向右,故C正确;箱子对铁球的冲量为mv,向右,根据牛顿第三定律,铁球对箱子的冲量为mv,向左,又因为地面摩擦力与铁球对箱子的作用力等大反向,所以地面摩擦力对箱子的冲量为mv,向右,故D正确。12345678910123456789108.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点。若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为(　　)A.仍在P点B.在P点左边C.在P点右边不远处D.在P点右边原水平位移的两倍处B解析 纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,由I=ft=mv0得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大。以2v的速度抽出纸条的过程,铁块受滑动摩擦力作用时间较短,铁块获得速度较小,平抛运动的位移较小,故B正确。123456789109.某同学练习用头颠足球如图所示。某一次足球从静止开始自由下落80 cm,被重新顶起,离开头部后竖直上升的最大高度仍为80 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s,足球的质量为400 g,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,求:(1)每次颠足球,足球在空中运动的时间;(2)足球对该同学头部的平均作用力大小。由对称性可知,足球上升的时间也为0.4 s,每次颠足球,足球在空中运动的时间为t=2t1=0.8 s。12345678910(2)由公式v=gt可得,足球下落到头顶时,速度的大小为v1=4 m/s,方向竖直向下由于离开头部后竖直上升的最大高度仍为80 cm,则足球弹起时速度的大小为v2=4 m/s,方向竖直向上取竖直向上为正方向,设该同学头部对足球的平均作用力大小为F,由动量定理有FΔt-mgΔt=mv2-(-mv1)代入数据解得F=36 N由牛顿第三定律可得,足球对该同学头部的平均作用力大小F'=F=36 N。答案 (1)0.8 s　(2)36 N123456789101234567891010.(2023广东汕尾高二期末)某建筑工地上的打夯机将质量为1×104 kg的钢制重锤升高到20 m的高处后使其自由下落,重锤在地面上砸出一个深坑,重锤冲击地面的过程历时0.1 s。g取10 m/s2。求:(1)重锤落地瞬间速度的大小;(2)重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量;(3)重锤对地面的平均作用力大小。12345678910解析 (1)重锤自由下落过程中,由运动学公式有v2=2gh重锤落地瞬间速度大小为(2)由冲量公式得I=Ft重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量大小为I=mgt=1×104 N·s方向竖直向下。(3)对重锤的冲击过程,由动量定理有(mg-F)t=0-mv地面对重锤的平均作用力大小为F=2.1×106 N由牛顿第三定律,重锤对地面的平均作用力大小F地=F=2.1×106 N。答案 (1)20 m/s　(2)1×104 N·s,方向竖直向下 (3)2.1×106 N