新教材2024-2025学年高中物理第1章动量与动量守恒定律分层作业3动量定理的应用教科版选择性必修第一册

第一章分层作业3动量定理的应用A级必备学问基础练1.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面从底端向上滑动,经过时间t1小滑块滑到最高位置,然后又经过时间t2下滑到斜面底端,小滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F1,重力加速度为g。在整个过程中,重力对小滑块的总冲量为()A.mgsinθ(t1+t2) B.mgsinθ(t1-t2)C.mg(t1+t2) D.02.如图所示,一轻质弹簧固定在墙上,一个质量为m的木块以速度v0从右侧沿光滑水平面对左运动并与弹簧发生相互作用。设相互作用的过程中弹簧始终在弹性限度范围内,在整个相互作用的过程中弹簧对木块冲量I的大小和弹簧对木块做的功W分别是()A.I=0,W=mvB.I=mv0,W=1C.I=2mv0,W=0D.I=2mv0,W=13.(2024山东青岛二中高二期末)某大雨天,小明同学想估算一下当时下雨的雨滴对伞面产生的平均作用力。于是他去试验室借来一个圆柱形容器置于露天空地上,测得10min内容器中水位上升了30mm,不考虑当时风的影响,可认为雨滴以10m/s的速度竖直落向地面。现在假设雨滴撞击伞面后无反弹,已知雨水的密度为1×103kg/m3,伞面的面积约为0.8m2,请依据上述条件估算当时雨水对伞面的平均作用力最接近()A.0.05N B.0.08NC.0.4N D.5N4.喷涂机可以将涂料以速度v持续垂直喷在墙壁上,涂料打在墙壁上后完全附着在墙壁上。涂料的密度为ρ,墙壁上涂料厚度每秒增加u,不计涂料重力的作用,则涂料对墙产生的压强为()A.ρuv B.ρuvC.ρvu D.5.跳水是一项美丽的水上运动。在某次训练中,跳水运动员在跳台上由静止起先竖直落下,进入水中后在水中做减速运动,速度减为零时并未到达池底。不计空气阻力。下列说法正确的是()A.运动员在空中运动时,其动量的改变量大于重力的冲量B.运动员从刚进入水中到速度减为零的过程中,其重力的冲量等于水的作用力的冲量C.运动员从起先下落到速度减为零的过程中,其动量的改变量等于水的作用力的冲量D.运动员从起先下落到速度减为零的过程中,其重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向6.(2024安徽六安一中期末)如图所示,平底煎锅正在炸豆子。假设每个豆子的质量均为m,弹起的豆子均垂直撞击平板锅盖,撞击速度均为v。每次撞击后速度大小均变为23v,撞击的时间极短,发觉质量为M的锅盖刚好被顶起。重力加速度为g,则单位时间撞击锅盖的豆子个数为(A.3Mg5mvC.2Mg3mv7.一质量为m、长为L的松软绳自由悬垂,下端恰与一台秤的秤盘接触。某时刻放开松软绳上端,如图所示。求台秤的最大读数。B级关键实力提升练8.(多选)将小球以v0的初速度竖直上抛,经过时间t1后返回到抛出点。已知小球运动过程中受到的空气阻力大小与其速率成正比,小球的速度—时间图像如图所示,重力加速度大小为g,则小球()A.上升过程的时间小于下降过程的时间B.克服空气阻力做的功上升过程小于下降过程C.所受空气阻力的冲量上升过程大于下降过程D.返回抛出点时的速度大小为gt-v09.(多选)(2024山东德州高二期中)如图所示,学生练习用脚颠球,某一次足球由静止自由下落0.8m被颠起,颠起后离开脚竖直向上运动的最大高度为0.2m。已知足球的质量为0.4kg,足球与脚的作用时间为0.1s,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是()A.足球与脚作用的过程,脚对足球的冲量大于足球动量的改变量B.足球与脚作用的过程,足球动量的改变量大小为0.8kg·m/sC.足球与脚作用的过程,脚对足球的平均作用力大小为28ND.足球从下落至第一次向上运动到最大高度的过程中,重力冲量的大小为24N·s10.(多选)2024年9月20日,在德国柏林国际轨道交通技术展览会上,中国中车面对全球发布了600km/h的高速磁悬浮交通系统。高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图如图乙所示,5节质量相同的车厢编组运行,列车以额定功率P向右以最大速度运行,1号车厢会受到前方空气的阻力,车厢遇到空气前空气的速度为0,遇到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同。已知空气密度为ρ,1号车厢的迎风面积(垂直运动方向上的投影面积)为S,不计其他阻力,忽视2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。下列说法正确的是()A.列车的最大运行速度为3B.列车的最大运行速度为3C.若突然撤去动力,3号车厢对4号车厢的作用力大小为1D.若突然撤去动力,3号车厢对4号车厢的作用力大小为211.(2024山东枣庄高二期中)“绳锯木断,水滴石穿”。请你依据下面所供应的信息,估算水对石头作用力的大小。已知某小瀑布落差为h=20m,水流量为Q=1.0m3/s,水的密度ρ=1.0×103kg/m3。假设水在最高点的速度为零,落到大石头上竖直溅起的最大高度为h'=0.8m。不计水的重力,重力加速度g取10m/s2。答案：1.C解析依据冲量的定义式I=Ft知,重力对小滑块的冲量应为重力乘以作用时间,即IG=mg(t1+t2),故C正确。2.C解析在木块刚与弹簧接触到将弹簧压缩为最短的过程中,弹簧对木块做负功,在弹簧将木块弹出的过程中,弹簧对木块做正功,且正功与负功的肯定值相等,故在整个相互作用的过程中弹簧对木块做的总功W=0。以向右为正方向,木块以v0的速度被弹回,由动量定理可得,在整个相互作用的过程中弹簧对木块冲量的大小I=mv0-(-mv0)=2mv0,故C正确。3.C解析设伞面对水滴的平均作用力大小为F,t时间内与伞面发生相互作用的雨水的质量为m,以竖直向下为正方向,依据动量定理有-Ft=0-mv,依据密度公式可知m=ρV=ρSh,联立解得F=0.4N,依据牛顿第三定律可知雨水对伞面的平均作用力大小为0.4N。故选C。4.A解析在涂料持续飞向墙壁并附着在墙壁上的过程中,涂料小颗粒的速度从v变为0,其动量的改变源于墙壁对它的冲量,以Δt时间内喷到墙壁上面积为ΔS、质量为Δm的涂料为分析对象,墙壁对它的作用力为F,涂料增加的厚度为h,由动量定理知FΔt=Δmv,由牛顿第三定律得涂料对墙壁的作用力为F'=F,又p=F'ΔS,Δm=ρΔSh,h=uΔt,联立可得p=ρuv,故A正确,B、C5.D解析运动员在空中运动过程中只受重力作用,依据动量定理可知运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量,故A错误;运动员在水中运动过程中受到重力和水对他的作用力,动量的改变量方向向上,则其重力的冲量小于水的作用力的冲量,故B错误;整个过程依据动量定理可得I=mΔv=0,故运动员整个向下运动过程中合力的冲量为零,故C错误;整个过程依据动量定理可得I=IG+IF=mΔv=0,所以IG=-IF,即运动员整个运动过程中重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向,故D正确。6.A解析取竖直向下为正方向,设Δt时间内撞击锅盖的豆子个数为n,由动量定理可得F·Δt=nm·23v-nm(-v)=5nmv3,因为锅盖刚好被顶起,所以F=Mg,有Mg·Δt=5nmv3,解得nΔt=3Mg5mv,7.答案3m解析设t时刻落到秤盘上的绳长为x,绳的线密度(线密度是绳单位长度的质量)为ρ,此时绳速度为v=2gx。在Δt(Δt→0)时间内,有质量为Δm=ρΔx的绳落到秤盘上。取竖直向上为正方向,忽视微元段绳本身的重力冲量,依据动量定理,有FΔt=0-(-Δm·v解得F=2ρgx故N=F+ρgx=3ρgx当x=L时,N=3mg,台秤的最大读数为3m,出现在软绳将要全部掉到秤盘上时。8.AD解析依据牛顿其次定律,小球上升过程的加速度和下降过程的加速度分别为a上=mg+kvm,a下=mg-kvm,则a上>a下,又上升过程和下降过程的位移大小相等,故小球上升过程的时间小于下降过程的时间,故A正确;由于小球运动过程中受到的空气阻力与速率成正比,在同一位置上升时的速度大于下降时的速度,因此上升过程中空气阻力大于下降过程的空气阻力,故小球上升过程克服空气阻力做功大于下降过程克服空气阻力做功,故B错误;小球上升过程的冲量大小和下降过程的冲量大小分别为I上=f上t上=kv上t上=kx上,I下=f下t下=kv下t下=kx下,即冲量大小相等,故C错误;从抛出到回到抛出点,以竖直向下为正方向,运用动量定理mgt+f上t上-f下t下9.AC解析足球与脚作用的过程,设脚对足球的冲量大小为I1,重力对足球的冲量大小为I2,以竖直向上为正方向,足球动量的改变量为Δp,由动量定理得I1-I2=Δp,解得I1=Δp+I2>Δp,足球与脚作用的过程,脚对足球的冲量大于足球的动量的改变量,A正确;足球达到脚背的速度大小为v1=2gh1=4m/s,离开脚的速度大小v2=2gh2=2m/s,足球与脚作用的过程,足球动量的改变量Δp=mv2-m(-v1)=0.4×2kg·m/s+0.4×4kg·m/s=2.4kg·m/s,B错误;足球与脚作用的过程,脚对足球的平均作用力大小为F,由动量定理得(F-mg)t2=Δp,得F=mg+Δpt2=0.4×10N+2.40.1N=28N,C正确;足球下落时间t1=v1g=410s=0.4s,足球上升时间t3=v2g=210s=0.2s,足球从下落至第一次向上运动到最大高度的过程中,重力冲量的大小IG=mg(t1+t2+t3)=10.AD解析设动车的速度为v,动车对空气的作用力为F,取水平向右为正方向,依据动量定理可得Ft=ρvtSv-0=ρv2tS,解得F=ρSv2,由牛顿第三定律知空气对动车的阻力f=F,当牵引力等于阻力时,动车速度达到最大,有P=Fvmax,解得vmax=3PρS,故A正确,B错误;当动车速度达到最大时动车受到的空气阻力为f1=ρSvmax2=3P2ρS,设每节车厢的质量为m,撤去动力瞬间,对动车整体依据牛顿其次定律得f=5ma,对4、5号车厢依据牛顿其次