浙江专版2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律2动量定理训练提升新人教版选择性必修第一册

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平安,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更比跳在水泥地上小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,动量的变更是相等的,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更是相等的,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的斜面对上滑动,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.mgsinθ(t1+t2) B.mgsinθ(t1-t2)C.mg(t1+t2) D.0答案C解析谈到冲量必需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,依据冲量的定义式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0.2kg的小钢球由距地面5m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0.1s。若取向上为正方向,g取10m/s2,下列说法正确的是()A.小钢球碰地前后的动量变更是2kg·m/sB.小钢球碰地过程中受到的合冲量是4N·sC.地面受到小钢球的平均压力为40ND.引起小钢球动量变更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=2gh=2×10×5m/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更是Δp=p2-p1=4kg·m/s,故选项A错误;依据动量定理可得小钢球碰地过程中受到的合冲量I=Δp=4N4.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,为探测器供应推力。若某探测器的质量为500kg,离子以肯定的速率(远大于探测器的飞行速率)向后喷出,流量为3.0×10-3g/s,探测器获得的平均推力大小为0.099N,则离子被喷出的速率为()A.33km/s B.3.3km/sC.30km/s D.3km/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解析两种状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,依据动量定理可知,以2v速度抽出纸条时,铁块的动量变更小,抛出时的速度小,依据平抛运动的规律,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=2s时刻,两球的运动方向夹角为37°(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8),不计空气阻力,则()A.当t=2s时,A球与B球重力的瞬时功率之比为5∶4B.当t=2s时,A球与B球重力的瞬时功率之比为1∶1C.在0~2s过程中,两球的动能变更不同D.在0~2s过程中,两球的动量变更相同答案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,两球的动能变更相同,故选项C错误;在0~2s过程中,重力的冲量相同,则两球的动量变更相同,故选项D正确。三、非选择题7.质量为1kg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5N的水平恒力F作用于物体上,使之加速前进,经3s后撤去F。求物体运动的总时间。(g取10m/s2)答案3.75s解析物体由起先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,依据动量定理有Ft1-Fft=0 ①又Ff=μmg ②联立①②式解得t=Ft1μmg,代入数据解得t=8.下图是一则平安警示广告,描述了高空坠物对人损害的严峻性。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(试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50g,8层楼高约20m,与地面接触时间约为0.02s。不计空气阻力,重力加速度g取10m/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)1kg·m/s(2)50.5N解析(1)由v2=2gh得下落到地面时的速度v=2gh=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,依据动量定理可知,对鸡蛋(F-mg)Δt=0-(-mv)解得F=mvΔt+mg=10.02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。实力提升一、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1kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受外力的冲量分别是()A.10N·s,10N·sB.10N·s,-10N·sC.0,10N·sD.0,-10N·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试验。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。忽视气球所受浮力及空气阻力,g取10m/s2,则观众双手受的压力共计()A.150N B.180NC.210N D.240N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.在一次水火箭竞赛中,学生利用废弃的饮料瓶来制作箭体。放射时,先灌入三分之一的水,再用打气筒充入空气,到达肯定的压力后放射升空。若某次试验中竖直向上放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3m/s,已知饮料瓶的容积为540mL,忽视饮料瓶的质量,水的密度为1×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2,则放射瞬间后0.01s时间内喷射的水的质量为()A.0.09kg B.0.9kgC.0.03kg D.0.3kg答案C解析设放射瞬间喷出的水对饮料瓶的作用力为F,由牛顿其次定律得F-m0g=m0a其中m0=13ρV,代入数据解得F=9N,再由动量定理得Ft=mv,可得m=Ftv,代入数据解得m=04.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更量等于下降阶段动量的变更量答案C解析整个过程中,重力不为零,作用时间不为零,依据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,依据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,动量变更量为Δp1=0-mv0=-mv0,下降阶段,初速度为零,末速度小于v0,动量变更量为Δp2<-mv0,两者不相等,故选项D错误。5.有关专家探讨得出打喷嚏时气流喷出的速度可达50m/s,假设一次打喷嚏大约喷出5.0×10-5m3的空气,一次喷嚏大约0.02s,已知空气的密度为1.3kg/m3,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为()A.0.11N B.0.13NC.0.16N D.0.20N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,依据动量定理得FΔt=mv,解得F=mvΔt=6.5×10二、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.守株待兔是我们熟识的寓言故事,它出自《韩非子》。假设一只兔子质量为2kg,受到惊吓后从静止起先沿水平道路匀加速直线运动,经过1.2s速度大小达到9m/s后匀速奔跑,撞树后被水平弹回,反弹速度大小为1m/s,设兔子与树的作用时间为0.05s,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.加速过程中兔子的加速度为7.5m/s2B.加速过程中地面对兔子的平均作用力大小为20NC.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为320ND.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为400N答案AD解析兔子经过1.2s速度由0达到9m/s,依据加速度公式可知,a=ΔvΔt=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,依据动量定理可知,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更量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F7.物体在水平地面上受到水平推力F的作用,在6s内速度、力F随时间变更如图所示,由图像可得()甲乙A.物体的质量为4kgB.前6s内合力的冲量为4N·sC.在前6s内推力做的功为7JD.在6s内运动的位移为6m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=ΔvΔt=0.5m/s2,由牛顿其次定律得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更量,I=Δp=mv=4N·s,故选项B正确;物体在6s内运动的位移为x=12×1×2m+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