高中物理力与冲量专题练习题汇编

高中物理力与冲量专题练习题汇编引言力与冲量是高中物理力学部分的重要概念，它们之间的联系与区别，以及动量定理的应用，既是学习的重点，也是解决复杂力学问题的关键工具。理解力的瞬时效应与时间累积效应，对于深入掌握力学规律、提升分析和解决实际问题的能力至关重要。本专题练习题汇编旨在帮助同学们巩固相关知识点，通过不同题型的练习，深化对核心概念的理解，熟练运用动量定理分析和解决问题。请同学们在练习过程中，注重概念的辨析，规范解题步骤，培养物理思维。一、概念辨析与基础计算（一）选择题1.关于力、冲量和动量，下列说法正确的是（）A.物体所受合外力越大，其动量变化量一定越大B.物体的动量发生变化，其动能一定变化C.物体所受合外力的冲量越大，其动量也一定越大D.物体的速度大小不变，其动量可能变化2.一个质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，经过时间t，速度由v₁变为v₂。在这个过程中，下列说法正确的是（）A.力F的冲量大小为mv₂-mv₁B.物体动量的变化量大小为FtC.力F做的功等于物体动能的变化量D.若水平面光滑，力F的冲量等于物体动量的变化量；若不光滑，则不等（二）填空题3.一个质量为m的篮球，以速度v竖直撞击地面，随后以大小为v'的速度反弹。若篮球与地面的接触时间为t，则在此过程中地面对篮球的平均作用力大小为__________（重力加速度为g，不计空气阻力）。4.质量为m的物体，在水平拉力F的作用下，沿粗糙水平面由静止开始运动，经过时间t，速度达到v。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，则在此过程中，拉力F的冲量大小为__________，摩擦力的冲量大小为__________，物体所受合外力的冲量大小为__________。（三）计算题5.质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，受到一个水平向右的恒力F作用，经过4s，物体的速度达到8m/s。求：（1）物体的加速度大小；（2）恒力F的大小；（3）在这4s内，恒力F对物体的冲量大小。二、动量定理的综合应用（一）选择题6.从同一高度以相同的速率抛出三个质量相同的小球，分别做竖直上抛、竖直下抛和平抛运动，若不计空气阻力，则三个小球落地时的动量大小相比较（）A.竖直上抛的最大B.竖直下抛的最大C.平抛的最大D.一样大7.物体在恒定的合外力作用下运动，则下列说法正确的是（）A.物体的动量变化量与时间成正比B.物体的动量变化率与时间成正比C.物体的动量大小与时间成正比D.物体的动能变化量与时间成正比（二）计算题8.一个质量为0.5kg的小球，以5m/s的水平速度与竖直墙壁发生碰撞，碰撞后小球以3m/s的速度反向弹回。已知小球与墙壁的接触时间为0.2s，求墙壁对小球的平均作用力大小。9.质量为10kg的物体，在水平地面上受到与水平方向成37°角斜向上的拉力F=50N作用，由静止开始运动。物体与地面间的动摩擦因数为0.2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²。求：（1）物体所受的支持力大小；（2）物体所受的摩擦力大小；（3）物体在2s末的速度大小；（4）在这2s内，物体所受合外力的冲量大小。三、多过程与变力冲量问题（一）选择题10.一物体在水平力F作用下沿光滑水平面运动，力F随时间变化的图像如图所示（图像略，假设为一个三角形，从0到t1力从零增大到Fm，从t1到t2力从Fm减小到零）。则在0到t2时间内，物体的动量变化量为（）A.Fmt2B.(Fmt2)/2C.Fm(t2-t1)D.(Fm(t1+t2))/2（二）计算题11.质量为2kg的物体，在水平拉力F作用下沿粗糙水平面运动，其速度-时间图像如图所示（图像略，假设0-1s内物体做匀加速直线运动，速度从0增加到4m/s；1-3s内物体做匀速直线运动，速度保持4m/s；3-4s内物体做匀减速直线运动，速度从4m/s减小到0）。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s²。求：（1）在0-1s内，水平拉力F的大小；（2）在3-4s内，物体所受合外力的冲量大小和方向；（3）在0-4s内，摩擦力对物体的冲量大小。12.用一根轻绳将质量为m的小球悬挂于天花板上，现用一个水平力F缓慢拉动小球，使悬绳与竖直方向的夹角逐渐增大到θ。在此过程中，力F的大小是变化的。请定性说明：（1）小球的动量是否变化？为什么？（2）拉力F的冲量是否为零？为什么？参考答案与提示一、概念辨析与基础计算1.D提示：动量变化量由合外力的冲量决定，合外力大，若时间短，冲量不一定大，动量变化量也不一定大，A错；动量是矢量，动量变化可能是方向变化，大小不变，此时动能不变，B错；合外力冲量大，动量变化量大，不代表动量本身大，C错；速度大小不变，方向变化，动量（矢量）变化，D对。2.ABD提示：根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，A、B选项中若F为合外力则正确，题目中未明确是否有其他力，但D选项明确指出光滑水平面（无摩擦力），则F为合外力，故ABD正确。C选项描述的是动能定理，与题目中的冲量和动量无关。3.m(v+v')/t+mg提示：取竖直向上为正方向，根据动量定理(F-mg)t=mv'-(-mv)=m(v'+v)，解得F=m(v+v')/t+mg。注意重力不能忽略，以及速度方向的处理。4.Ft；μ(mg-F竖直分量)（若拉力水平则为μmgt）；mv提示：拉力冲量直接由I=Ft计算。摩擦力f=μN，需先求支持力N，若拉力水平，则N=mg，摩擦力冲量大小为μmgt。合外力冲量等于动量变化量mv-0=mv。5.（1）2m/s²提示：a=Δv/Δt=8/4=2m/s²；（2）4N提示：F=ma=2×2=4N；（3）16N·s提示：I=Ft=4×4=16N·s或I=Δp=mv-0=2×8=16N·s。二、动量定理的综合应用6.D提示：不计空气阻力，三个小球落地时速度大小相等（由机械能守恒可知），质量相同，故动量大小相等。动量方向不同，但题目问的是大小。7.A提示：合外力恒定，由F合=Δp/Δt可知Δp=F合Δt，故动量变化量与时间成正比，A正确；动量变化率即Δp/Δt=F合，恒定，B错；若合外力与初速度方向不一致，动量大小不一定与时间成正比，C错；动能变化量与位移有关，若为匀加速，位移与时间平方成正比，D错。8.20N提示：取初速度方向为正方向，则末速度v'=-3m/s。根据动量定理Ft=mv'-mv，F=(mv'-mv)/t=[0.5×(-3)-0.5×5]/0.2=(-4)/0.2=-20N，负号表示方向与规定正方向相反，大小为20N。9.（1）70N提示：对物体受力分析，竖直方向N+Fsin37°=mg，N=mg-Fsin37°=10×10-50×0.6=100-30=70N；（2）14N提示：f=μN=0.2×70=14N；（3）4.2m/s提示：水平方向合外力F合=Fcos37°-f=50×0.8-14=40-14=26N，加速度a=F合/m=26/10=2.6m/s²，v=at=2.6×2=5.2m/s（原答案4.2有误，修正为5.2m/s）；（4）52N·s提示：合外力冲量I=F合t=26×2=52N·s或I=Δp=mv=10×5.2=52N·s。三、多过程与变力冲量问题10.B提示：F-t图像与时间轴所围的面积表示力F的冲量。三角形面积为(底×高)/2=(t2×Fm)/2。11.提示：（1）0-1s内匀加速，a1=4m/s²。f=μmg=0.2×2×10=4N。F-f=ma1，F=ma1+f=2×4+4=12N；（2）3-4s内匀减速，初速度4m/s，末速度0，Δv=-4m/s。合外力冲量I=Δp=mΔv=2×(-4)=-8N·s，大小8N·s，方向与运动方向相反（或负方向）；（3）整个过程中摩擦力大小均为f=4N，总时间4s，摩擦力冲量大小I=ft=4×4=16N·s（方向始终与运动方向相反）。12.提示：（1）小球动量变化。因为小球从静止开始被缓慢拉动，速度从零逐渐变化（尽管“缓慢”可近似认为动能不变，但速度方向时刻变化，动量是矢量，方向变化，故动量变化）。（2）拉力F的冲量不为零。根