1、计算题 如图所示,一高空作业的工人质量为m=70kg,腰系一条安全带,若工人不慎跌落,当他的重心位置下降L=5m时,安全带呈竖直状态且开始绷直。已知安全带从开始绷直到拉伸至最长的缓冲时间为t=1.4s,求安全带受到的平均冲力是多大?(不计空气阻力,g取10m/s)
参考答案:1200N?
本题解析:人跌落时先做自由落体运动,设刚要拉紧安全带时的速度为v1由 
解得
="10m/s"
再经过1s缓冲时间后人的速度变为零,取向下为正方向,人作为研究对象,设安全带对人的平均冲力为F
由 (mg-F)t=0-mv1
有 F=mg+
代入数据解得 F="1200N"
根据牛顿第三定律可知人给安全带的冲力为1200N?
本题难度:简单
2、简答题 质量为50kg的体操运动员从高空落下,落到垫子前的瞬间速度大小为1.0m/s,方向竖直向下,该运动员经垫子缓冲0.5s停下来,求垫子对运动员的平均作用力的大小.(g取10m/s2)
参考答案:选竖直向上为正方向,根据动量定理,得:
(F-mg)t=p′-p,其中:P=-mv,P′=0
即:(F-50×10)×0.5=0+50×1
得:F=600N.
答:对运动员的平均作用力为600N.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 2005年7月26日,美国“发现号”航天飞机从肯尼迪航天中心发射升空,飞行中一只飞鸟撞上了航天飞机的外挂油箱,幸好当时速度不大,航天飞机有惊无险.假设某航天器的总质量为10t,以8km/s的速度高速运行时迎面撞上一只速度为10m/s、质量为5kg的大鸟,碰撞时间为1.0×10-5s,则撞击过程中的平均作用力约为( )
A.4×l09N
B.8×109?N
C.8×l012N
D.5×106?N
参考答案:飞鸟在极短时间内加速,以飞机运动方向为正方向,根据动量定理,有:
F?△t=m?△v-0
解得F=m△v△t=5×(8000-10)1.0×10-5≈4×109N
故选A.
本题解析:
本题难度:简单
4、计算题 质量为m="0.1" kg的小钢球从h1="5" m高处自由下落,与地板碰撞后上升h2="1.8" m,设碰撞时间t=0.2s,求钢球对地板的平均冲力. (g=10m/s2)
参考答案:F="9" N
本题解析:设地板对钢球的平均冲力大小为F,小球下落的时间t1=
=1 s,小球反弹后跳起的时间t2=
="0.6" s,选向上的方向为正,对全过程,由动量定理,有F·t-mg(t1+t+t2)=0-0,则F="9" N
点评:基础题,注意正方向的选取,
本题难度:简单
5、简答题 如图所示,电子源每秒钟发射2.5×1013个电子,电子以v0=8.0×106m/s的速度穿过P板上A孔,从M、N两平行板正中央进入两板间,速度方向平行于板M且垂直于两板间的匀强磁场,两极板M、N间电压始终为UMN=80.0V,两板距离d=1.00×10-3m,电子在板M、N间做匀速直线运动后进入由C、D两平行板组成的已充电的电容器中,电容器电容为8.0×10-8F,电子打到D板后就留在D板上.在t1=0时刻,D板电势较C板的电势高818V,在t2=T时刻,开始有电子打到M板上,已知电子质量m=9.1×10-31kg、电荷量e=1.6×10-19C,两板C、P均接地,电子间不会发生碰撞(忽略电子所受的重力).求:
(1)两极板M、N间匀强磁场的磁感应强度B;
(2)T时刻打到M板上每个电子的动能EK(以eV为单位);
(3)最终到达D板的电子总数n;
(4)在t3=
T时刻,每个电子作用到D板的冲量I.
参考答案:(1)由于电子在M、N板间做匀速直线运动,所以eE=eBv0
B=Ev0=UMNdv0=80.01.0×10-3×8.0×106=1.0×10-2T
(2)开始有电子打在M板上,表示电子刚好不能到达D板,从C板小孔反向折回时,
动能仍为?EK0=12mv20=9.1×10-31×(8.0×166)22×1.6×10-19eV=182eV
折返的电子,从C板小孔到M板的过程:e?UMN2=EK-EK0
∴EK=EK0+eUMN2=222eV
(3)电子刚不能到达B板时,C、D间的电势差:UCD′=EK0e=182V
从t1=0起电容器C、D板间的电压变化为:△U=UCD′-UCD=182V-(-818V)=1000V
D板的电量变化量为:△Q=C?△U=8.0×10-8×1000C=8.0×10-5C
到达D的电子数为:n=△Qe=8.0×10-51.6×10-19=5.0×1014(个)?
(4)在O-T时间内,由于电子匀速且连续打在D板上,两极板间电压均匀变化,
所以当t=3T5时,C、D板间的电压变化为△U"=3?△U5=600V
此时两极板C、D间的电压为?U""DC=(818-600)V=218V
所以,每个电子打到D板上的动能为?EK′=12mv20+eU″DC=400eV
故冲量为?I=△p=
本题解析:
本题难度:一般