2023年新教材高中物理第1章动量和动量守恒定律第1节冲量动量第2节动量定理课后提升训练粤教版选择性必修第一册

第一章第1节第2节A组·基础达标1．一个物理量的单位可以根据基本单位和物理公式导出，下面单位均用国际单位制的符号表示，它们对应的物理量属于标量的是()A．kg·m/s2 B．kg·m/sC．C D．N·s【答案】C【解析】kg·m/s2对应的物理公式为F＝ma，其中F是矢量，A错误；kg·m/s对应的物理公式为p＝mv，其中动量p是矢量，B错误；C是电荷量的单位库仑，而电荷量属于标量，C正确；N·s对应的物理公式为I＝Ft，其中冲量I是矢量，D错误．2．人从高处跳下，与地面接触时双腿弯曲，这样是为了()A．减少落地时的动量B．减少动量的变化C．减少冲量D．减小地面对人的冲力(动量的变化率)【答案】D【解析】人从高处跳下时，落地时的动量一定，在落地的过程中，动量变化是一定的，故A、B错误；通过膝盖弯曲时延长了人动量变化的时间，从而减小地面对人体的冲击力，由动量定理I＝Ft可知，可以减小人受到地面的力，不能减小人受到的冲量，故C错误，D正确．3．高空坠物极易对行人造成伤害．若一个1kg的砖块从一居民楼的8层坠下，与地面的撞击时间约为10ms，则该砖块对地面产生的冲击力约为()A．20N B．2×102NC．2×103N D．2×104N【答案】C【解析】设8楼高度约为20m，砖块落地时的速度，根据v2＝2gH，解得v＝20m/s，砖块与地面撞击的过程中，根据动量定理FΔt＝mv，解得F＝2×103N，根据牛顿第三定律，砖块对地面产生的冲击力约为2×103N，故C正确，A、B、D错误．4．质量为0.5kg的物体，运动速度为3m/s，它在一个变力作用下速度变为7m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为()A．5kg·m/s，方向与原运动方向相反B．5kg·m/s，方向与原运动方向相同C．2kg·m/s，方向与原运动方向相反D．2kg·m/s，方向与原运动方向相同【答案】A【解析】以原来运动的方向为正方向，由定义式Δp＝mv′－mv，得Δp＝(－7×0.5－3×0.5)kg·m/s＝－5kg·m/s，负号表示Δp的方向与原运动方向相反，故A正确．5．(多选)如图所示，铁块压着一张纸条放在水平桌面上，第一次以速度v抽出纸条后，铁块落在水平地面上的P点，第二次以速度2v抽出纸条，则()A．铁块落地点在P点左边B．铁块落地点在P点右边C．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次短D．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次长【答案】AC【解析】以不同的速度抽出纸条时，铁块所受摩擦力相同，抽出纸条的速度越大，铁块与纸条相互作用的时间越短，铁块受到合力的冲量越小，故铁块获得的速度越小，铁块平抛的水平位移越小，故A、C正确．6．如图甲所示，在粗糙的水平地面上静止放置一质量为100kg的木箱．t＝0时刻，某同学对其施加水平推力F的作用．已知水平推力F随时间t的变化关系图像如图乙所示，木箱与水平地面之间的动摩擦因数μ＝0.2.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.则t＝3s时木箱的速度大小为()A．2m/s B．2.5m/sC．6m/s D．8m/s【答案】B【解析】由于f＝μmg＝200N，由图像可知，从0.5s后木箱才开始运动，0.5～3s对木箱由动量定理可得IF－μmgt＝mv－0，由图像可得，外力F的冲量为IF＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1＋3×400,2)－200×0.5×0.5))N·s＝750N·s，解得v＝2.5m/s，故B正确．7.2019年8月，“法国哪吒”扎帕塔身背燃料包，脚踩由5个小型涡轮喷气发动机驱动的“飞板”，仅用22分钟就飞越了英吉利海峡35公里的海面．已知扎帕塔(及装备)的总质量为120kg，当扎帕塔(及装备)悬浮在空中静止时，发动机将气流以6000m/s的恒定速度从喷口向下喷出，不考虑喷气对总质量的影响，g取10m/s2，则发动机每秒喷出气体的质量为()A．0.02kg B．0.20kgC．1．00kg D．5.00kg【答案】B【解析】设扎帕塔(及装备)对气体的平均作用力为F，根据牛顿第三定律可知，气体对扎帕塔(及装备)的作用力的大小也等于F，对扎帕塔(及装备)，则F＝Mg；设时间Δt内喷出的气体的质量Δm，则对气体由动量定理得FΔt＝Δmv，解得eq\f(Δm,Δt)＝eq\f(F,v)＝eq\f(Mg,v)，代入数据解得eq\f(Δm,Δt)＝0.2kg，则发动机每秒喷出气体的质量为0.2kg，故B正确，A、C、D错误．8．(多选)“蹦极”运动中，弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动．从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是()A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能先增大后减小C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D．人在最低点时，绳对人的拉力大于人所受的重力【答案】ABD【解析】从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，人先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，加速度等于零时，速度最大，故人的动量和动能都是先增大后减小，加速度等于零时(即绳对人的拉力等于人所受的重力时)速度最大，动量和动能最大，在最低点时人具有向上的加速度，绳对人的拉力大于人所受的重力．绳的拉力方向始终向上与运动方向相反，故绳对人的冲量方向始终向上，绳对人的拉力始终做负功．故A、B、D正确，C错误．9．如图所示，物体A和B用轻绳相连后通过轻质弹簧悬挂在天花板上，物体A的质量为m，物体B的质量为M，当连接物体A、B的绳子突然断开后，物体A上升到某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，在这一段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为()A．mv B．mv－MuC．mv＋Mu D．mv＋mu【答案】D【解析】以向上为正方向，在这一段时间里，对物体B由动量定理得－Mgt＝－Mu－0，在这一段时间里，对物体A由动量定理得I－mgt＝mv－0，解得I＝m(v＋u)，故D正确，A、B、C错误．10．如图所示，在网球的网前截击练习中，若练习者在球网正上方距地面H处，将质量为m的球以速度v沿垂直球网的方向击出，球刚好落在底线上．已知底线到网的距离为L，重力加速度取g，将球的运动视做平抛运动，球落在底线上时速度方向的偏角为α.下列判断正确的是()A．tanα＝eq\f(H,L)B．球的速度v＝eq\r(\f(g,2H))C．球从抛出至落地过程重力的冲量等于meq\r(2gH)D．球从击出至落地所用的时间为Leq\r(\f(2H,g))【答案】C【解析】由题意可知，球位移的偏向角正切为tanθ＝eq\f(H,L)，由平抛运动的推论可知tanα＝2tanθ＝eq\f(2H,L)，A错误；球从击出至落地所用时间为t＝eq\r(\f(2H,g))，球的速度v＝eq\f(L,t)＝eq\f(L,\r(\f(2H,g)))＝Leq\r(\f(g,2H))，B、D错误；球从抛出至落地过程重力的冲量I＝mgt＝mgeq\r(\f(2H,g))＝meq\r(2gH)，C正确．B组·能力提升11．如图所示，足够长的固定光滑斜面倾角为θ，质量为m的物体以速度v从斜面底端冲上斜面，达到最高点后又滑回原处，所用时间为t.对于这一过程，下列判断正确的是()A．斜面对物体的弹力的冲量为零B．物体受到的重力的冲量大小为mgsinθ·tC．物体受到的合力的冲量大小为零D．物体动量的变化量大小为mgsinθ·t【答案】D【解析】根据冲量的公式可知，斜面对物体的弹力的冲量大小I＝Nt＝mgcosθ·t，弹力的冲量不为零，A错误；物体所受重力的冲量大小为IG＝mg·t，B错误；物体下滑过程受到的合力的冲量大小为mgtsinθ，由动量定理得动量的变化量大小Δp＝I合＝mgsinθ·t，C错误，D正确．12．一质量为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，下列说法中正确的是()A．小钢球碰地前后的动量变化是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．引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力的冲量【答案】B【解析】小钢球由距地面5m高处自由下落，碰地前的速度大小v＝eq\r(2gh)＝10m/s，若取向上为正方向，碰地前的动量p＝－mv＝－2kg·m/s，反弹后的动量p′＝－p＝2kg·m/s，小钢球碰地前后的动量变化是Δp＝p′－p＝4kg·m/s，故A错误；根据动量定理，小钢球碰地过程中受到的合冲量是I＝Δp＝4N·s，故B正确；地面受到小钢球的平均压力为eq\x\to(F)＝eq\f(I,t)＋mg＝42N，故C错误；引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力和小钢球重力的合力的冲量，故D错误．13．如图所示，甲球从O点以水平速度v1飞出，落在水平地面上的A点．乙球从O点以水平速度v2飞出，落在水平地面上的B点，反弹后恰好也落在A点．两球质量均为m.若乙球落在B点时的速度大小为v3，与地面的夹角为60°，且与地面发生弹性碰撞，不计碰撞时间和空气阻力，下列说法错误的是()A．乙球在B点受到的冲量大小为eq\r(3)mv3B．抛出时甲球的机械能大于乙球的机械能C．OA两点的水平距离与OB两点的水平距离之比是3∶1D．由O点到A点，甲、乙两球运动时间之比是1∶1【答案】D【解析】乙球落在B点时的速度大小为v3，与地面的夹角为60°，故竖直方向的分量vy＝v3sin60°＝eq\f(\r(3),2)v3，反弹后竖直方向的分量为vy′＝－vy＝－eq\f(\r(3),2)v3，水平方向速度不变，故冲量大小为p＝mvy－mvy′＝eq\r(3)mv3，故A说法正确；抛出时甲球的初速度大于乙球的初速度，故甲球的初动能大于乙球的初动能，而两者重力势能相等，故抛出时甲球的机械能大于乙球的机械能，故B说法正确；设OA间的竖直高度为h.由O点到A点，甲球运动时间为tA＝eq\r(\f(2h,g)).乙球运动时间是甲球的3倍；乙球先做平抛运动，再做斜上抛运动，根据对称性可知，从B到A的水平位移等于从O到B的水平位移的2倍，所以甲球由O点到A点的水平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍，故C说法正确，D说法错误．14．在粗糙的水平面上静止放置一个质量为1．5kg的物体，从t＝0时刻开始受到水平向右拉力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，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