2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配粤教版）分层作业2 动量定理

分层作业2动量定理A组必备知识基础练1.(多选)水平抛出后在空中飞行的物体,不计空气阻力,则()A.在相等的时间间隔内动量的变化相同B.在任何时间内,动量的变化方向都在竖直方向C.在任何时间内,动量对时间的变化率恒定D.在刚抛出的瞬间,动量对时间的变化率为零2.(2024广东汕头统考一模)足球场上,守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去,使球停下,关于此过程守门员戴手套的作用,以下分析正确的是()A.减小球的平均作用力B.增大手受到球的冲量C.球受到的动量变大D.使球的加速度变大3.(2024江西抚州高二校联考阶段练习)“守株待兔”是众所周知的寓言故事.假设兔子质量为3kg,以10m/s的速度奔跑,撞树后几乎不反弹、作用时间约为0.02s,则兔子受到的平均撞击力大小为()A.1.5N B.15NC.150N D.1500N4.高空抛物罪自2021年3月1日起正式加入刑法.若一个直径约为8cm、质量约为200g的西红柿从一居民楼的15层坠落在水泥地面上,西红柿与地面的作用时间可以用西红柿的直径除以西红柿着地时的速度来近似计算,则该西红柿对水泥地面产生的冲击力约为()A.20N B.200NC.2000N D.20000N5.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3kg的超大气球以3m/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0.1s.忽略气球所受浮力及空气阻力,g取10m/s2.则观众双手受的压力为()A.150N B.180N C.210N D.240N6.质量为m的物体沿平直的路面做直线运动,其速度—时间图像如图所示.则此物体在0~t0和t0~2t0时间内受到的合力冲量分别为()A.0-2mv0 B.mv00C.02mv0 D.2mv007.乒乓球是世界流行的一种球类体育项目.某运动员在某次击球中,将以v1=90km/h的速度飞来的乒乓球以v2=162km/h的速度反向击回.已知乒乓球的质量m=2.60g,击球过程中乒乓球对球拍的平均作用力大小F=25N,不考虑乒乓球的旋转,求:(1)击球过程中乒乓球的动能变化量ΔEk;(2)击球过程中乒乓球的动量变化量Δp及乒乓球与球拍的作用时间Δt.B组关键能力提升练8.如图所示,足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动,一质量为m的物块以大小为v2的初速度从传送带的P点冲上传送带,从此时起到物块再次回到P点的过程中,下列说法正确的是()A.合力对物块的冲量大小一定为mv1+mv2B.合力对物块的冲量大小一定为2mv2C.合力对物块的冲量大小可能为零D.合力对物块做的功可能为零9.(2024广东梅州高二模拟)如图所示,测试汽车安全气囊的实验中,汽车载着模型人以64km/h的速度撞向刚性壁障,汽车速度短时间内减为0,同时,安全气囊弹出,保护模型人.则关于安全气囊的作用,下列说法正确的是()A.安全气囊减少了碰撞过程中模型人的动能变化量B.安全气囊减小了碰撞过程中模型人的受力时间C.安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲击力D.安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲量10.如图所示为清洗汽车用的高压水枪.设水枪喷出水柱直径为D,水流速度为v,水柱垂直汽车表面,冲击汽车后水的速度为零.高压水枪的质量为M,手持高压水枪操作,进入水枪的水流速度可忽略不计,已知水的密度为ρ.下列说法正确的是()A.高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρπvD2B.高压水枪单位时间喷出的水的质量为14ρvDC.水柱对汽车的平均冲力为14ρD2vD.当高压水枪喷口的出水速度变为原来2倍时,压强变为原来的4倍11.为估算雨水对伞面产生的平均撞击力,小明在大雨天将一底面为长方形的笔筒置于露台,笔筒底面积为20cm2(筒壁厚度不计),测得1min内杯中水位上升了40mm,当时雨滴竖直下落速度约为10m/s.若雨滴撞击伞面后沿着伞面流下,雨水的密度约为1×103kg/m3,伞面的面积约为0.8m2,据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力为(雨水重力可忽略)()A.0.5N B.1.5N C.2.5N D.5N12.在粗糙的水平面上静止一个质量为1.5kg的物体,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10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:(1)在0~6s时间内拉力F的冲量;(2)物体在t=6s时的速度大小.答案：1.ABC解析水平抛出的物体所受的合力为重力,则相等时间内重力的冲量相等,根据动量定理知,动量的变化相同,故A正确;合力的冲量等于动量的变化量,合力冲量的方向竖直向下,则动量变化的方向竖直向下,故B正确;根据动量定理有mgΔt=Δp,则动量的变化率ΔpΔt=mg,即动量的变化率恒定,等于重力,故C正确2.A解析守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去,这样可以增加球与手接触的时间,根据动量定理得-Ft=0-mv,可得F=mvt,当时间增大时,冲量和动量的变化量都不变,可减小动量的变化率,即减小球对手的平均作用力,故A正确,B、C、D错误3.D解析由动量定理可知Ft=mv,得F=1500N,故A、B、C错误,D正确.4.C解析取竖直向下为正方向,由题意可知,西红柿下落的高度约为h=45m,设西红柿撞击地面前瞬间速度为v,由v2=2gh,解得v=30m/s,与地面作用的时间为Δt=dv=0.0830s=1375s,设西红柿撞击地面的过程中,地面对西红柿的撞击力大小为F,由动量定理(mg-F)Δt=0-mv,代入数据得F=2252N,根据牛顿第三定律,地面对西红柿的撞击力与西红柿对地面的撞击力大小相等,方向相反,故西红柿对地面的撞击力约为25.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,由牛顿第三定律可知,观众双手受到的压力为210N,故C正确.6.A解析物体在0~t0时间内初速度和末速度均为v0,根据动量定理得合力冲量I1=0;物体在t0~2t0时间内初速度为v0,末速度为-v0,根据动量定理得合力冲量I2=-2mv0,选项A正确.7.答案(1)1.82J(2)0.182kg·m/s,方向与乒乓球击球后的运动方向相同7.28ms解析(1)设乒乓球的初动能为Ek1,末动能为Ek2,则有Ek1=1Ek2=1ΔEk=Ek2-Ek1解得ΔEk=1.82J.(2)以乒乓球击球后的运动方向为正方向,设乒乓球的初动量为p1,末动量为p2,乒乓球与球拍间的作用力远大于乒乓球受到的重力,所以重力可以忽略不计,根据动量定理有p1=-mv1p2=mv2Δp=p2-p1FΔt=Δp解得Δp=0.182kg·m/s,Δt=7.28ms.8.D解析如果v1>v2,根据对称性,物体再回到P点时的速度仍为v2,根据动量定理,合力对物块的冲量为2mv2,A错误;如果v1<v2,物体再回到P点时的速度为v1,根据动量定理,合力对物块的冲量为mv1+mv2,B错误;由于物体运动的速度方向发生变化,即动量一定会发生变化,合力冲量一定不会等于零,C错误;如果v1=v2,回到P点时,物体的动能没有发生变化,根据动能定理,合力对物块做的功为零,D正确.9.C解析碰撞过程中动能变化量为ΔEk=0-12mv02,可知安全气囊没有改变碰撞过程中模型人的动能变化量,故A错误;安全气囊增加了碰撞过程中模型人的受力时间,故B错误;由动量定理可得-Ft=0-mv0,由于安全气囊增加了碰撞过程中模型人的受力时间,所以模型人受到的冲击力减小,故C正确;根据动量定理可知,碰撞过程中模型人受到的冲量大小为I=mv0,所以安全气囊没有改变碰撞过程中模型人受到的冲量10.D解析高压水枪单位时间喷出水的质量等于单位时间内喷出的水柱的质量,即m0=ρV=ρπD24v=14πρvD2,故A、B错误;设水柱对车的平均冲力为F,由动量定理得Ft=mv,即Ft=14ρπvD2·t·v,解得F=14ρπv2D2,选项C错误;高压水枪对车产生的压强p=FS=14ρπv2D21411.D解析根据动量定理F·Δt=mv,在1min时间内,撞到伞上的水的质量m=ρhS=1×103×40×10-3×0.8kg=32kg,可知雨水受到的平均撞击力F=mvt=32×1060N=5N,根据牛顿第三定律可知,12.答案(1)39N·s,方向水平向右(2)4m/s解析(1)力随时间变化的图像与时间轴所围面积为F的冲量,则IF=12×(3+9)×4N