高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理综合训练题

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1．(多选)如图描述的是竖直上抛物体的动量变化量随时间变化的曲线和动量变化率随时间变化的曲线．若不计空气阻力，取竖直向上为正方向，那么下列选项正确的是( )
2．质量为1 kg的物体做直线运动，其v­t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 N·s，10 N·s B．10 N·s，－10 N·s
C．0，10 N·s D．0，－10 N·s
3．物体的质量为m＝2.5 kg，静止在水平地面上．物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体受到一水平拉力F作用，F方向不变，大小随时间变化规律如图所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，则( )
A．前2 s物体静止不动，因拉力F小于摩擦力
B．6 s内，拉力F对物体的冲量大小等于58 N·s
C．6 s内，摩擦力对物体的冲量大小等于30 N·s
D．6 s末物体的速度大小是23.2 m/s
4．一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则( )
A.t＝2 s时，物块的动量大小为0
B．t＝3 s时，物块的速率为1 m/s
C.t＝0到t＝1 s时间内，合力F对物块冲量的大小为1 N·s
D．t＝2 s到t＝3 s时间内，物块动量变化量的大小为2 kg·m/s
5．质量相等的A、B两个物体放在同一水平面上，分别受到水平拉力F1、F2的作用而从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0和4t0，A、B的速度分别达到2v0和v0时，分别撤去F1和F2，之后物体做匀减速直线运动直至停止，两个物体的速度随时间变化的图像如图所示，设F1和F2对A、B的冲量分别为I1和I2，F1和F2对A、B做的功分别为W1和W2，则下列结论正确的是( )
A．I1>I2，W1>W2 B．I1W2
C．I1I2，W16.一个质量为2 kg的物体静止在水平桌面上，如图甲所示，现在对物体施加一个水平向右的拉力F，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，已知物体在第1 s内保持静止状态，第2 s初开始做匀加速直线运动，第3 s末撤去拉力，第5 s末物体的速度减小至零．求：
(1)前3 s内拉力F的冲量大小；
(2)第2 s末拉力F的功率．
专项2 动量定理与图像结合问题
1．答案：CD
解析：由动量定理得Δp＝I＝－mgt，故选项A错误，C正确；又因为 eq \f(Δp,Δt)＝F＝－mg，故选项B错误，D正确．
2．答案：D
解析：在前10 s内，物体的初速度为5 m/s，末速度为5 m/s，根据动量定理得知外力的冲量为0；在后10 s内，物体的初速度为5 m/s，末速度为－5 m/s，根据动量定理得I′合＝mv2－mv1＝－1×5 kg·m/s－1×5 kg·m/s＝－10 kg·m/s＝－10 N·s，故D正确．
3．答案：B
解析：物体受到的最大静摩擦力fm＝μmg＝5 N，由图像可知前2 s内物体受到的拉力小于最大静摩擦力，物体保持静止状态，拉力F大小等于静摩擦力，故A错误；F­t图像中图线与横轴围成的面积代表冲量，所以6 s内，拉力F对物体的冲量大小IF＝(4×2＋10×2＋15×2)N·s＝58 N·s，故B正确；前2 s物体受静摩擦力，大小为4 N，后4 s物体受滑动摩擦力，大小为5 N，故摩擦力对物体的冲量大小If＝(4×2＋5×4)N·s＝28 N·s，故C错误；根据动量定理有IF－If＝mv，解得v＝ eq \f(58－28,2.5) m/s＝12 m/s，故D错误．故选B.
4．答案：B
解析：F­t图像和时间轴所围成的面积表示物块受到的冲量，根据动量定理I合＝Δp，则有 eq \f(1＋2,2)×2 kg·m/s＝p－0，解得p＝3 kg·m/s，A错误；由动量定理， eq \f(1＋2,2)×2 kg·m/s－1×1 kg·m/s＝mv－0，得v＝1 m/s，B正确；在t＝0到t＝1 s时间内，合力F对物块冲量大小I＝1×2 N·s＝2 N·s，C错误；t＝2 s到t＝3 s时间内，物块动量变化量大小Δp＝I＝1×1 kg·m/s＝1 kg·m/s，D错误．
5．答案：B
解析：由图可知，两物体做匀减速运动的加速度大小相等，根据牛顿第二定律可知，两物体所受的摩擦力大小相等，根据动量定理，对整个过程进行研究，有I1－f·3t0＝0，I2－f·5t0＝0，则有I11，则W1>W2.故选B.
6．答案：(1)25 N·s (2)25 W
解析：(1)前3 s内拉力F的冲量大小I＝F1t1＋F2t2＝5×1 N·s＋10×2 N·s＝25 N·s.
(2)设物体在运动过程中所受的滑动摩擦力大小为Ff，在1～5 s内，由动量定理有F2t2－Ff(t2＋t3)＝0，其中t3＝2 s，Ff＝5 N，设在1～3 s内物体的加速度大小为a，由牛顿第二定律有F2－Ff＝ma，a＝2.5 m/s2，第2 s末物体的速度v＝at4，其中t4＝1 s，第2 s末拉力F的功率P＝F2v，联立解得P＝25 W．