1.2.1冲量和动量定理的理解与计算 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1课时冲量和动量定理的理解与计算一、单项选择题1、质量相同的子弹、橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁,结果子弹穿墙而过,橡皮泥粘在墙上,钢球被弹回。不计空气阻力,关于它们对墙的水平冲量的大小,以下说法正确的是()A.子弹对墙的冲量最小B.橡皮泥对墙的冲量最小C.钢球对墙的冲量最小D.子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等2、下列说法中正确的是()A.根据F=ΔpΔt,B.力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量,它反映了力的作用对时间的累积效应,是一个标量C.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零D.冲量的方向就是物体运动的方向3、如图所示,两个质量相等的物体沿高度相同、倾角不同的两光滑固定斜面从顶端由静止自由下滑,到达斜面底端,两个物体具有的相同物理量是 ()A.下滑的过程中重力的冲量B.下滑的过程中弹力的冲量C.下滑的过程中合力的冲量D.刚到达底端时的动量大小4、质量为0.5kg的钢球从5.0m高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起到达4.05m高处，整个过程经历2.0s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力为(g取10m/s2)（）A．50NB．90NC．95ND．100N5、如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下,以速度v匀速前进了时间t,则在此过程中 ()A.拉力对物体的冲量大小为0B.拉力对物体的冲量大小为FtcosθC.拉力对物体所做的功为FvtD.拉力对物体所做的功为Fvtcosθ6、运输家用电器、易碎器件等物品时,经常用泡沫塑料作填充物,这是为了在运输过程中 ()A.减小物品受到的冲量B.使物品的动量减小C.使物品的动量变化量减小D.使物品的动量变化率减小7、我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则下列说法中正确的是()A．甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同B．甲、乙的动量变化一定大小相等，方向相反C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功8、质量为m的运动员托着质量为M的杠铃从下蹲状态(图甲)缓慢运动到站立状态(图乙),该过程中杠铃和人的肩部相对位置不变,运动员保持乙状态站立Δt时间后再将杠铃缓慢向上举,至双臂伸直(图丙),运动员从甲到乙、从乙到丙经历的时间分别为t1、t2,则在举起杠铃的整个过程中 ()A.地面对运动员的冲量为0B.地面对运动员的冲量为(M+m)g(t1+t2)C.运动员对杠铃的冲量为Mg(t1+t2+Δt)D.运动员对杠铃的冲量为Mg(t1+t2)二、多项选择题9、关于冲量的概念,以下说法错误的是 ()A.作用在两个物体上的力大小不同,但这两个物体所受的冲量可能相同B.作用在物体上的力很大,物体所受的冲量一定很大C.作用在物体上的力作用时间很短,物体所受的冲量一定很小D.只要力的作用时间与力的大小的乘积相等,物体所受的冲量就相同10、A、B两球质量相等，A球竖直上抛，B球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则在相同时间内，下列说法中正确的是()A．重力的冲量相同B．重力的冲量不相同C．动量的变化大小相等，方向相同D．动量的变化大小相等，方向不同11、汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标,也是未来汽车发展的三大主题(安全、节能、环保)之一。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法,也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一。试验时让汽车载着模拟乘员以48.3km/h的国际标准碰撞速度驶向质量为80t的国际标准碰撞试验台。由于障碍物是固定的,所以撞击使汽车的动量一下子变到0,其冲击力相当于以约100km/h的速度撞向非固定物体。对该试验的下列分析,正确的是()A.汽车前面的发动机舱用料越坚硬、发动机舱越坚固,进行碰撞试验时模拟乘员受到的伤害就越小B.汽车发生碰撞时,弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间,从而起到缓冲作用,减小模拟乘员受到的冲击力C.相对汽车撞击固定的物体(如墙体)而言,汽车撞击非固定的物体较安全一些D.如果不系安全带,快速膨开的气囊可能会对模拟乘员造成巨大伤害12、“水上飞人表演”是近几年来观赏性较高的水上表演项目之一，其原理是利用脚上喷水装置产生的反冲动力，使表演者在水面之上腾空而起．同时能在空中完成各种特技动作，如图甲所示．为简化问题，将表演者和装备与竖直软水管看成分离的两部分．如图乙所示，已知表演者及空中装备的总质量为M，竖直软水管的横截面积为S，水的密度为ρ，重力加速度为g．若水流竖直向上喷出，与表演者按触后能以原速率反向弹回，要保持表演者在空中静止，软水管的出水速度至少为()甲乙A．eq\r(\f(2Mg,ρS))B．eq\r(\f(Mg,ρS))C．eq\r(\f(Mg,2ρS))D．eq\r(\f(Mg,4ρS))13、一个静止的质点在t＝0到t＝4s这段时间，仅受到力F的作用，F的方向始终在同一直线上，F随时间t的变化关系如图所示。下列说法中正确的是()A．在t＝0到t＝4s这段时间，质点做往复直线运动B．在t＝1s时，质点的动量大小为1kg·m/sC．在t＝2s时，质点的动能最大D．在t＝1s到t＝3s这段时间，力F的冲量为零三、非选择题14、一物体放在水平地面上，受到水平向右的拉力，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图所示，求0～8s时间内拉力的冲量．15、2022年在我国举办的第二十四届冬奥会上，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如图所示，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h＝10m，C是半径R＝20m圆弧的最低点．质量m＝60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a＝4.5m/s2，到达B点时速度vB＝30m/s.取重力加速度g＝10m/s2.(1)求长直助滑道AB的长度L；(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小；(3)若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力FN的大小．16、某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．17、如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为37°，质量为1.2kg的小物块(可视为质点)，在沿斜面向上的恒定推力F作用下从A点由静止开始向上运动，作用一段时间后撤去推力F，小物块能达到的最高位置为C点，小物块从A到C的v－t图像如图乙所示(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：(1)撤去F后小物块运动的加速度；(2)小物块与斜面间的动摩擦因数；(3)0～1.2s内推力F的冲量．

答案与解析1、A解析：子弹、橡皮泥和钢球的质量相等、初速度相等,它们动量的变化量Δp=mv-mv0,以初速度方向为正方向,子弹穿墙而过,末速度的方向为正,橡皮泥粘在墙上,末速度等于0,钢球被弹回,末速度方向为负,可知子弹的动量变化量最小,钢球的动量变化量最大。由动量定理有I=Δp,可知子弹受到的冲量最小,钢球受到的冲量最大。根据牛顿第三定律,子弹对墙的冲量最小,钢球对墙的冲量最大。故A正确,B、C、D错误。2、A解析：牛顿第二定律的另一种表达形式为F=ΔpΔt,其中ΔpΔt表示动量的变化率,A正确;冲量是矢量,B错误;冲量反映了力对时间的累积效应,只要有力作用一段时间,就有冲量,与物体的运动状态无关,C错误3、D解析：物体下滑过程中只有重力做功,而重力做功只与高度差有关,则两种情况下重力做功相等,则两物体到达斜面底端时速度大小相等,动量大小相等,D项正确。两物体在斜面上做匀加速直线运动,因初、末速度大小相等,则平均速度大小相等,由于第二个斜面长度大,所以在第二个斜面上运动的物体用时要长,由I=FΔt可知在第二个斜面上运动的物体下滑过程中重力冲量更大,故A项错误。因为第二个斜面的倾角较小,所以第二个斜面上的物体所受的弹力较大,并且时间要长,所以在第二个斜面上的物体受到的弹力的冲量要大,B项错误。由动量定理可知,合力的冲量等于动量的变化量,而两物体到达斜面底端时的速度大小相等,方向不同,故合力的冲量不同,C项错误。4、D解析：钢球从5.0m高处落下所用时间t1＝eq\r(\f(2h1,g))＝1.0s，与地面碰前的速度大小v1＝eq\r(2gh1)＝10m/s，钢球与地面碰后的速度大小v2＝eq\r(2gh2)＝9.0m/s，上升至4.05m所用时间t2＝eq\r(\f(2h2,g))＝0.9s，钢球与地面碰撞的时间Δt＝t－t1－t2＝0.1s．设竖直向上为正方向，则(F－mg)·Δt＝mv2－(－mv1)，解得F＝mg＋eq\f(mv2＋v1,Δt)＝0.5×10N＋eq\f(0.5×10＋9.0,0.1)N＝100N，D正确．5、D解析：拉力对物体的冲量I=Ft,故A、B均错误;物体匀速运动,在时间t内的位移为x=vt,则拉力做的功W=Fxcosθ=Fvtcosθ,故C错误,D正确。故选D。6、D解析：运输家用电器、易碎器件等物品时,经常用泡沫塑料作填充物,这是为了在运输过程中,延长力对物品的作用时间,减小作用力,即使物品的动量变化率减小,不易损坏,故选D。7、B解析：运动员乙推甲的过程中，甲和乙间的相互作用力等大反向，作用时间相等，故甲对乙的冲量和乙对甲的冲量大小相等，方向相反，故A错误，B正确；“交棒”过程中甲和乙的速度不一定相等，在乙推甲的过程中位移不一定相等，因而甲对乙做的负功和乙对甲做的正功的绝对值不一定相等，由动能定理，其动能变化量的绝对值也不一定相等，C、D错误．8、C解析：因缓慢运动,运动员和杠铃均可视为处于平衡状态,则地面对运动员的支持力大小为(M+m)g,作用时间为(t1+t2+Δt),故冲量为I=(M+m)g(t1+t2+Δt),A、B均错误;运动员对杠铃的力的大小为Mg,其冲量为I'=Mg(t1+t2+Δt),C正确,D错误。9、BCD解析：由冲量的定义式I=F(t'-t)可知,作用在两个物体上的力大小不同,作用时间不相等时,这两个物体所受的冲量可能相同,故A正确;作用在物体上的力很大,若力的作用时间很短,则物体所受的冲量不一定大,故B错误;作用在物体上的力作用时间很短,若力很大,则冲量不一定很小,故C错误;冲量是矢量,冲量的方向由力的方向决定,力的作用时间与力的大小的乘积相等,若力的方向不同,则冲量不同,故D错误。本题要求选说法错误的,故选B、C、D。10、AC解析：A、B球在空中只受重力作用，相同时间内重力的冲量相同，竖直上抛和平抛其速度的变化仅在竖直方向，且大小相等，则两球动量的变化大小相等、方向相同，故A、C正确．11、BCD解析：汽车前面的发动机舱用料越坚硬、发动机舱越坚固,进行碰撞试验时汽车与障碍物碰撞的时间越短,根据动量定理FΔt=mΔv,可知F越大,模拟乘员受到的伤害就越大,A错误;汽车发生碰撞时,在模拟乘员动量变化相同的情况下,弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间,从而起到缓冲作用,减小模拟乘员受到的冲击力,B正确;相对汽车撞击固定的物体(如墙体)而言,汽车撞击非固定的物体时,作用的时间较长,则冲击力较小,驾驶员就较安全一些,C正确;如果不系安全带,快速膨开的气囊会对模拟乘员产生很大的冲击力,可能会对模拟乘员造成巨大伤害,D正确。12、C解析：设出水速度为v，则极短的时间t内，出水的质量为m＝ρSvt，速度由竖起向上的v的变为竖起向下的v，表演者能静止在空中，由平衡条件可知表演者及空中装备受到水的作用力为Mg，由牛顿第三定律可知，装备对水的作用力大小也为Mg，取向下为正方向，对时间t内的水，由动量定理可得Mgt＝mv－(－mv)＝2ρSv2t，解得v＝eq\r(\f(Mg,2ρS))，故C正确，A、B、D错误．13、CD解析：0～2s内，合力方向不变，知加速度方向不变，物体一直做加速运动，2～4s内，合力方向改为反向，则加速度方向相反，物体做减速运动，因为0～2s内和2～4s内加速度大小和方向是对称的，则4s末速度为零，在整个运动过程的速度方向不变，一直向前运动，第4s末质点位移最大，故A错误；F－t图象中，图象与时间轴围成的面积表示力的冲量，在t＝1s时，冲量大小I1＝0.5N•s，根据动量定理可知，质点的动量大小为0.5kg•m/s，故B错误；由A的分析可知，在t＝2s时，质点的动能最大，故C正确；F－t图象中，图象与时间轴围成的面积表示力的冲量，由图可知，在t＝1s到t＝3s这段时间，力F的冲量为零，故D正确。14、答案：18N·s解析：F-t图像中的“面积”表示冲量的大小．由此可得：经过＝1N，F2＝3N，F3＝2N，经过计算得I＝18N·s.15、解析：(1)根据匀变速直线运动公式，有L＝eq\f(v\o\al(2,B)－v\o\al(2,A),2a)＝100m(2)根据动量定理，有I＝mvB－mvA＝1800N·s(3)运动员经C点时的受力分析如图所示，根据动能定理，运动员在BC段运动的过程中，有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)根据牛顿第二定律，有FN－mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)解得FN＝3900N答案：(1)100m(2)1800N·s(3)见解析图3900N16、解析：