高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理练习，共5页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2　动量定理课后·训练提升基础巩固一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是因为(　　)A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小答案D解析人在下落中接触地面的瞬间速度不变,故跳在沙坑的动量与跳在水泥地的动量是相等的,到人的动量变成0,动量的变化是相等的,故选项A、B错误;人跳在沙坑的动量与跳在水泥地的动量变化是相等的,则由动量定理mv=Ft可知,人受到的冲量也是相等的,但在沙坑中由于沙的缓冲,使减速时间延长,人受到的冲力将小于人在地面上受到的冲力,故选项C错误,D正确。2.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1速度为零然后又下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F1。在整个过程中,重力对滑块的总冲量为(　　)A.mgsin θ(t1+t2) B.mgsin θ(t1-t2)C.mg(t1+t2) D.0答案C解析谈到冲量必须明确是哪一个力的冲量,此题中要求的是重力对滑块的总冲量,根据冲量的定义式I=Ft,可知重力对滑块的总冲量应为重力乘以作用时间,所以I=mg(t1+t2),即选项C正确。3.一质量为0.2 kg的小钢球由距地面5 m高处自由下落,与地面碰撞后又以等大的动量被反弹,碰撞作用时间为0.1 s。若取向上为正方向,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)A.小钢球碰地前后的动量变化是2 kg·m/sB.小钢球碰地过程中受到的合冲量是4 N·sC.地面受到小钢球的平均压力为40 ND.引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力的冲量答案B解析小球落地时的速度大小为v=m/s=10m/s,落地时动量为p1=-mv=-2kg·m/s,反弹时的动量为p2=-p1=2kg·m/s,则小钢球碰地前后的动量变化是Δp=p2-p1=4kg·m/s,故选项A错误;根据动量定理可得小钢球碰地过程中受到的合冲量I=Δp=4N·s,故选项B正确;根据动量定理可得Ft-mgt=Δp,解得F=42N,根据牛顿第三定律可知,地面受到小钢球的平均压力为42N,故选项C错误;合外力的冲量等于动量变化,所以引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力与重力的合力的冲量,故选项D错误。4.太空探测器常装配离子发动机,其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出,为探测器提供推力。若某探测器的质量为500 kg,离子以一定的速率(远大于探测器的飞行速率)向后喷出,流量为3.0×10-3 g/s,探测器获得的平均推力大小为0.099 N,则离子被喷出的速率为(　　)A.33 km/s B.3.3 km/sC.30 km/s D.3 km/s答案A解析单位时间内喷出离子的质量为m=3.0×10-3×10-3kg=3.0×10-6kg,则t时间内喷出离子的质量为mt,由牛顿第三定律可知,探测器对喷出的离子的平均推力大小为F=F'=0.099N,对喷出的离子,规定离子的运动方向为正方向,由动量定理得Ft=mtv-0,代入数据解得离子被喷出的速率为v=3.3×104m/s=33km/s,故A正确,B、C、D错误。5.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,铁块掉到地面上的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点左侧C.在P点右侧不远处D.在P点右侧原水平位移的两倍处答案B解析两种情况下铁块受到的摩擦力相同,但摩擦力的作用时间不同,以2v速度抽出纸条时,作用时间短,摩擦力的冲量小,根据动量定理可知,以2v速度抽出纸条时,铁块的动量变化小,抛出时的速度小,根据平抛运动的规律,铁块落在P点左侧。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)6.如图所示,质量均为m的小球A、B在同一水平线上,在A球水平抛出的同时B球自由下落,运动到t=2 s时刻,两球的运动方向夹角为37°(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),不计空气阻力,则(　　)A.当t=2 s时,A球与B球重力的瞬时功率之比为5∶4B.当t=2 s时,A球与B球重力的瞬时功率之比为1∶1C.在0~2 s过程中,两球的动能改变不同D.在0~2 s过程中,两球的动量改变相同答案BD解析因t=2s时两球竖直方向速度相同,为vy,重力的功率P=mgvy,相同,故选项A错误,B正确;在0~2s过程中,下落高度相同,重力做功相同,两球的动能改变相同,故选项C错误;在0~2s过程中,重力的冲量相同,则两球的动量改变相同,故选项D正确。三、非选择题7.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。求物体运动的总时间。(g取10 m/s2)答案3.75 s解析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 ①又Ff=μmg ②联立①②式解得t=,代入数据解得t=3.75s。8.下图是一则安全警示广告,描述了高空坠物对人伤害的严重性。小王同学用下面的实例来检验广告词的科学性:一个鸡蛋从8楼的窗户自由下落到地面(实验前已确认地面无人且周边已围上警示栏)。经测量鸡蛋质量约50 g,8层楼高约20 m,与地面接触时间约为0.02 s。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)鸡蛋下落到地面时动量的大小;(2)鸡蛋对地面平均作用力的大小。答案(1)1 kg·m/s　(2)50.5 N解析(1)由v2=2gh得下落到地面时的速度v=m/s=20m/s动量的大小为p=mv=50×10-3×20kg·m/s=1kg·m/s。(2)设向上为正方向,根据动量定理可知,对鸡蛋(F-mg)Δt=0-(-mv)解得F=+mg=N=50.5N由牛顿第三定律可知鸡蛋对地面平均作用力的大小F'=50.5N。能力提升一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示。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·sB.10 N·s,-10 N·sC.0,10 N·sD.0,-10 N·s答案D解析由题图可知,在前10s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10s内末状态的动量p3=-5kg·m/s,由动量定理得I2=p3-p2=-10N·s,故正确答案为选项D。2.学校科学晚会上,科技制作社团表演了震撼动量球实验。在互动环节,表演者将球抛向观众,让其感受碰撞过程中的力,假设质量约为3 kg的超大气球以3 m/s的速度竖直下落到手面,某观众双手上推,使气球以原速度大小竖直向上反弹,作用时间为0.1 s。忽略气球所受浮力及空气阻力,g取10 m/s2,则观众双手受的压力共计(　　)A.150 N B.180 NC.210 N D.240 N答案C解析取竖直向下为正方向,对气球由动量定理有(mg-F)·Δt=-mv-mv,代入数据解得F=-210N,负号表示力的方向竖直向上,由牛顿第三定律可知,观众双手受到的压力为210N,故选项C正确,A、B、D错误。3.在一次水火箭比赛中,学生利用废弃的饮料瓶来制作箭体。发射时,先灌入三分之一的水,再用打气筒充入空气,到达一定的压力后发射升空。若某次实验中竖直向上发射瞬间加速度大小达到重力加速度大小的4倍,向下喷射的水流速度为3 m/s,已知饮料瓶的容积为540 mL,忽略饮料瓶的质量,水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,则发射瞬间后0.01 s时间内喷射的水的质量为(　　)A.0.09 kg B.0.9 kgC.0.03 kg D.0.3 kg答案C解析设发射瞬间喷出的水对饮料瓶的作用力为F,由牛顿第二定律得F-m0g=m0a其中m0=ρV,代入数据解得F=9N,再由动量定理得Ft=mv,可得m=,代入数据解得m=0.03kg,故选项C正确,A、B、D错误。4.垫球是排球运动中通过手臂的迎击动作,使来球从垫击面上反弹出去的一项击球技术,若某次从垫击面上反弹出去竖直向上运动的排球,之后又落回到原位置,设整个运动过程中排球所受阻力大小不变,则(　　)A.球从击出到落回的时间内,重力的冲量为零B.球从击出到落回的时间内,空气阻力的冲量为零C.球上升阶段阻力的冲量小于下降阶段阻力的冲量D.球上升阶段动量的变化量等于下降阶段动量的变化量答案C解析整个过程中,重力不为零,作用时间不为零,根据IG=mgt可知,重力冲量不为零,故选项A错误;由于整个过程中,阻力都做负功,所以上升阶段的平均速度大于下降阶段的平均速度,即上升过程所用时间比下降过程所用时间少,根据If=Fft可知上升阶段阻力冲量小于下降阶段阻力冲量,整个过程中阻力冲量不为零,故选项B错误,C正确;设初速度为v0,上升阶段,初速度为v0,末速度为零,动量变化量为Δp1=0-mv0=-mv0,下降阶段,初速度为零,末速度小于v0,动量变化量为Δp2<-mv0,两者不相等,故选项D错误。5.有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达50 m/s,假设一次打喷嚏大约喷出5.0×10-5 m3的空气,一次喷嚏大约0.02 s,已知空气的密度为1.3 kg/m3,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为(　　)A.0.11 N B.0.13 NC.0.16 N D.0.20 N答案C解析打一次喷嚏喷出的空气质量为m=ρV=6.5×10-5kg,设打一次喷嚏喷出的空气受到的作用力为F,令喷出的速度方向为正方向,根据动量定理得FΔt=mv,解得F=N=0.16N,根据牛顿第三定律可得人受到的平均反冲力为F'=F=0.16N,故选项C正确,A、B、D错误。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)6.守株待兔是我们熟悉的寓言故事,它出自《韩非子》。假设一只兔子质量为2 kg,受到惊吓后从静止开始沿水平道路匀加速直线运动,经过1.2 s速度大小达到9 m/s后匀速奔跑,撞树后被水平弹回,反弹速度大小为1 m/s,设兔子与树的作用时间为0.05 s,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)A.加速过程中兔子的加速度为7.5 m/s2B.加速过程中地面对兔子的平均作用力大小为20 NC.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为320 ND.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为400 N答案AD解析兔子经过1.2s速度由0达到9m/s,根据加速度公式可知,a==7.5m/s2,故选项A正确。加速过程中,地面对兔子的平均作用力大小为F1,根据动量定理可知,F1t=mv-0,代入数据解得F1=15N,故选项B错误。撞树过程中,撞树前的动量大小p=mv=2×9kg·m/s=18kg·m/s,以撞树前兔子的速度方向为正方向,兔子撞树后的动量p'=mv'=2×(-1)kg·m/s=-2kg·m/s,兔子撞树过程动量变化量Δp=p'-p=-2kg·m/s-18kg·m/s=-20kg·m/s,由动量定理得F2t=Δp=-20N·s,则兔子受到的平均作用力大小为F2=400N,故选项C错误,D正确。7.物体在水平地面上受到水平推力F的作用,在6 s内速度、力F随时间变化如图所示,由图像可得(　　)甲乙A.物体的质量为4 kgB.前6 s内合力的冲量为4 N·sC.在前6 s内推力做的功为7 JD.在6 s内运动的位移为6 m答案ABC解析由题图甲看出,物体在2~6s做匀速直线运动,则有Ff=F2=1N,0~2s物体加速度为a==0.5m/s2,由牛顿第二定律得F1-Ff=ma,代入解得m=4kg,故选项A正确;前6s内合力的冲量为动量的变化量,I=Δp=mv=4N·s,故选项B正确;物体在6s内运动的位移为x=×1×2m+1×4m=5m,前2s内通过的位移为1m,后4s内的位移为4m,在6s内推力做的功为W=3×1J+1×4J=7J,故选项C正确,D错误。三、非选择题8.喷口竖直向下的水龙头喷出的水形成水柱冲击到地面,已知喷口距地面的高度h=1 m,水喷出时初速度v0=4 m/s,落到地面时水柱横截面积为S=2 cm2,水柱冲击地面的时间很短,冲击地面后的速度为零,忽略空气阻力,已知水的密度ρ=1 000 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,求水柱对地面的平均冲击力大小。答案7.2 N解析设水柱接近地面的速度大小为v,根据运动学公式可得v2-=2gh解得v=6m/s取极短的一段时间Δt内接近地面的水的质量为m,则有m=ρS·vΔt对该部分水,根据动量定理可得-FΔt=0-mv解得F=ρSv2=1000×2×10-4×62N=7.2N。