1.2.2动量定理的应用 课时作业-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（含解析）

人教版高中物理选择性必修第一册课时作业第2节第2课时动量定理的应用一、单项选择题1、质量为4kg的小球,以10m/s的速度在光滑水平面上向右运动,如图所示。小球与竖直墙壁碰撞后反弹的速度大小为8m/s,以水平向右为正方向,则()A.碰撞前后小球动量变化量为-8kg·m/sB.碰撞前后小球动量变化量为72kg·m/sC.墙壁给小球的冲量大小为8N·sD.墙壁给小球的冲量大小为72N·s2、A和B用轻绳相连,挂在轻弹簧下静止不动,如图(a)所示,A的质量为m,B的质量为M,当连接A、B的绳突然断开后,物体A上升经过某一位置时的速度大小为v,此时物体B的下落速度大小为u,如图(b)所示,在这段时间里,弹簧的弹力对物体A的冲量为()A.mvB.muC.mv+MuD.mv+mu3、一串质量为50g的钥匙从橱柜上1.8m高的位置由静止开始下落，掉在水平地板上，钥匙与地板作用的时间为0.05s，且不反弹。重力加速度g＝10m/s2，此过程中钥匙对地板的平均作用力的大小为()A．5NB．5.5NC．6ND．6.5N4、质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛(不计空气阻力),直至落回地面,在此过程中()A.整个过程中重力的冲量为0B.整个过程中重力的冲量为mv0C.上升过程重力的冲量大小为mv0,方向向下D.上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为mv0,但方向相反5、人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现被手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为150g,从离人眼约20cm的高度无初速掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s,取重力加速度g=10m/s2,则 ()A.手机与眼睛作用过程中动量约变化了0.45kg·m/sB.手机对眼睛的冲量大小约为0.1N·sC.手机对眼睛的冲量大小约为0.3N·sD.手机对眼睛的作用力大小约为4.5N6、原来静止的物体受合外力作用时间为2t0,作用力随时间的变化情况如图所示,则 ()A.0~t0时间内物体的动量变化与t0~2t0时间内的动量变化相同B.0~t0时间内物体的平均速率与t0~2t0时间内的平均速率不等C.t=2t0时物体的速度为零,外力在2t0时间内对物体的冲量为零D.2t0时间内物体的位移为零,外力对物体做功为零7、20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船,为了测量自身质量,启动推进器,测出飞船在短时间Δt内速度的改变量Δv和飞船受到的推力F(其他星球对它的引力可忽略)。飞船在某次航行中,当它飞近一个孤立的星球时,飞船能以速度v在星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R,引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是 ()A.FΔvΔt,v2C.FΔtΔv,v28、一个轻质弹簧，固定于天花板的O点处，原长为L，如图，一个质量为m的物块从A点竖直向上抛出，以速度v与弹簧在B点相接触，然后向上压缩弹簧，到C点时物块速度为零，在此过程中无机械能损失，则下列说法正确的是()A.由B到C的过程中，物块的速度一直减小B.由B到C的过程中，物块的加速度先增加后减小C.由A到C的过程中，物块重力势能的变化量与克服弹力做的功一定相等D.由A到C的过程中，弹簧弹力对物块的冲量与物块所受重力的冲量大小相等二、多项选择题9、水平抛出在空中飞行的物体,不考虑空气阻力,则()A.在相等的时间间隔内动量的变化相同B.在任何相等时间内,动量变化的方向都是竖直向下C.在任何相等时间内,动量对时间的变化率恒定D.在刚抛出物体的瞬间,动量对时间的变化率为零10、为了抗击新型冠状病毒疫情,短短十天时间,“中国速度”就建成了一座火神山医院。施工过程中,工人师傅们借助挖掘机将地面挖出一个大坑,挖出的土需用车及时运走。挖掘机将地上的土运到最高处再倒入车中,设土从地面到最高点的运动过程为Ⅰ,从最高点到车上的过程为Ⅱ,忽略空气阻力,则对这部分土来说 ()A.过程Ⅰ动量的改变量为零B.过程Ⅱ动量的改变量为零C.过程Ⅰ动量的改变量等于重力的冲量D.过程Ⅱ动量的改变量等于重力的冲量11、古时有《守株待兔》的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是()A．1m/sB．1.5m/sC．2m/sD．2.5m/s12、如图所示,一个质量为0.18kg的垒球,以25m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45m/s,设球棒与垒球的作用时间为0.01s,则有 ()A.球棒对垒球的平均作用力大小为1260NB.球棒对垒球的平均作用力大小为360NC.球棒对垒球做的功为36JD.球棒对垒球做的功为126J13、游乐场滑索项目的简化模型如图所示，索道AB段光滑，A点比B点高1.25m，与AB段平滑连接的BC段粗糙，长4m。质量为50kg的滑块从A点由静止下滑，到B点进入水平减速区，在C点与缓冲墙发生碰撞，反弹后在距墙1m的D点停下。设滑块与BC段的动摩擦因数为0.2，规定向右为正方向。g取10m/s2。下列说法正确的是()A．缓冲墙对滑块的冲量为－50N·sB．缓冲墙对滑块的冲量为－250N·sC．缓冲墙对滑块做的功为－125JD．缓冲墙对滑块做的功为－250J三、非选择题14、一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，据测算两车相撞前速度约为30m/s。则：(1)试求车祸中车内质量约为60kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1s，求这时人体受到的平均冲力为多大？15、物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流、气流等流体问题时，经常会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广、效率高、安全环保等优势。如图，某型号水刀工作过程中，将水从面积S＝0.1mm2的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水600g，水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3。(1)求从喷嘴喷出水的流速v的大小；(2)高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为0，求水对材料表面的压强p。16、如图所示，质量为4.0kg的木板A放在水平面C上，木板与水平面间的动摩擦因数μ为0.24，木板右端放着质量为1.0kg的小物块B(视为质点)，它们均处于静止状态，木板突然受到水平向右的12N·s的瞬时冲量I作用开始水平向右运动，当小物块滑离木板时，木板的动能EkA为8.0J。小物块的动能EkB为0.50J，重力加速度g取10m/s2，求：(1)瞬时冲量作用结束时木板的速度v0的大小。(2)木板的长度L。17、如图所示,用长为L的轻绳将质量为m的小球悬挂于固定的O点,先将小球拉到一定高度的A点,使得轻绳与水平方向的夹角θ=30°,再由静止释放小球,当小球运动到B点时,轻绳瞬间绷直,此后小球在竖直平面内做圆周运动,忽略空气阻力,已知重力加速度为g,求:(1)小球从A点运动到B点的过程中,所受重力的冲量大小;(2)轻绳绷直瞬间,轻绳对小球的冲量大小。

答案与解析1、D解析：规定水平向右为正方向,则动量变化量为Δp=(-4×8-4×10)kg·m/s=-72kg·m/s,故A、B均错误;根据动量定理可得I=Δp=-72N·s,则墙壁给小球的冲量大小为72N·s,故C错误,D正确。故选D。2、D解析：对B由动量定理得:Mgt=Mu-0,设弹簧弹力对A的冲量为I,对A由动量定理得:I-mgt=mv-0,联立解得:I=mv+mu,故A、B、C错误,D正确。3、D解析：钥匙自由落体到地面的速度为v2＝2gh，解得v＝6m/s，取向上为正方向，根据动量定理得(F－mg)t＝0－mv，解得：F＝6.5N，故D项正确，A、B、C错误。4、C解析：物体从抛出到落回地面所用的时间为t=2v0g,所以整个过程中重力的冲量为I=mgt=mg×2v0g=2mv0,故A、B错误;物体从抛出至到达最高点所用的时间为t'=v0g,上升过程中重力的冲量I'=mgt'=mg×v0g=mv0,方向与重力的方向相同,即竖直向下,故C正确;由于上升的时间和下落的时间相等,由冲量的定义式I=Ft,可得上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为5、D解析：根据自由落体运动规律得手机下落20cm时的速度v=2gh=2×10×0.2m/s=2m/s,手机与眼睛作用后手机的速度变成0,取向下为正方向,则手机与眼睛作用过程中动量变化为Δp=0-mv=-0.15×2kg·m/s=-0.30kg·m/s,故A错误;手机与眼睛碰撞的过程中,手机受到重力与眼睛的作用力,根据动量定理有I+mgt=Δp,代入数据可得I=-0.45N·s,手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等,方向相反,作用时间相等,所以手机对眼睛的冲量大小约为0.45N·s,故B、C错误;由冲量的定义I=Ft,可得手机对眼睛的作用力大小F=I't=0.450.1N=4.5N,故6、C解析：0~t0与t0~2t0时间内作用力方向不同,则动量的变化量不同,A错误;外力在0~2t0时间内对物体的冲量I=F0t0+(-F0t0)=0,由动量定理知Δp=0,故t=2t0时物体的速度为零,C正确;由运动的对称性知B错误;物体先加速后减速,位移不为零,动能变化量为零,故外力对物体做功为零,D错误。7、D解析：当飞船直线飞行时,根据动量定理有FΔt=mΔv,解得飞船的质量m=FΔtΔv;当飞船绕孤立星球做匀速圆周运动时,根据公式GMmr2=m4π2T2r,又G8、A解析：由B到C的过程中，物块受向下的重力和向下的弹力，且随着物块上升，弹力变大，根据牛顿第二定律可知，物块的加速度逐渐变大，速度一直减小，故A正确，B错误；由A到C根据动能定理：-mghAC-W克弹=0-m，得克服弹力所做的功W克弹=m-mghAC，则物块重力势能的变化量与克服弹力做的功不一定相等，故C错误；由A到C根据动量定理：IG+I弹=0-(-mv)，则弹簧弹力对物块的冲量与物块所受重力的冲量大小不一定相等，故D错误。9、ABC解析：做平抛运动的物体仅受重力作用,由动量定理得Δp=mg·Δt,因为在相等的时间内动量的变化量Δp相同,即大小相等,方向都是竖直向下的,从而动量的变化率恒定,故选项A、B、C正确,D错误。10、AD解析：在地面时,土的速度为零,被挖掘机运至最高点释放瞬间速度也为零,因此,过程Ⅰ中这部分土的动量改变量为零,A正确;土在最高点时速度为零,落至车上瞬间速度不为零,因此,过程Ⅱ中这部分土的动量改变量不为零,B错误;过程Ⅰ中,土不仅受自身重力的作用,还受挖掘机对其的作用力,故此过程中动量的改变量等于重力与挖掘机作用力的合力的冲量,C错误;过程Ⅱ中,土只受自身重力的作用,故动量的改变量等于重力的冲量,D正确。11、CD解析：根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子撞击后速度为零，根据动量定理有FΔt＝mv，所以v＝eq\f(FΔt,m)＝eq\f(mgΔt,m)＝gΔt＝10×0.2m/s＝2m/s。故选CD。12、AD解析：以垒球开始时的速度方向为正方向,根据动量定理有Ft=mv2-mv1,解得F=mv2-mv1t=-0.18×45-0.18×250.01N=-1260N,故A正确,B错误;根据动能定理有W=12mv22-12mv12=12×0.18×452J-113、BC解析：由动能定理可知mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，由B到C的过程中，加速度大小为a＝eq\f(μmg,m)＝2m/s2，由速度—位移公式可得x1＝eq\f(v2－v\o\al(2,0),－2a)，可得v＝3m/s，由C到D可知x2＝eq\f(v′2,2a)，解得被缓冲器反弹，滑块的速度大小v′＝－2m/s(方向与初速度反向，取负)，由动量定理可知缓冲墙对滑块的冲量Δp＝mv′－mv＝－250N·s，由动能定理可得缓冲墙对滑块做的功W＝eq\f(1,2)mv′2－eq\f(1,2)mv2＝－125J，综上分析可知BC正确。故选BC。14、答案：(1)5.4×104N(2)1.8×103N解析：(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5m。设运动的时间为t，根据x＝eq\f(v0,2)t，得t＝eq\f(2x,v0)＝eq\f(1,30)s。根据动量定理F·t＝Δp＝mv0，得F＝eq\f(mv0,t)＝eq\f(60×30,\f(1,30))N＝5.4×104N。(2)若人系有安全带，则F′＝eq\f(mv0,t′)＝eq\f(60×30,1)N＝1.8×103N。15、解析：(1)1分钟喷出的水的质量为m＝ρSvt所以水的流速v＝eq