高中物理选择性必修一第1章 1、2

第一章12A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，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，A正确．5．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.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．6．“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35千米的海面．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)，有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，发动机每秒喷出气体的质量为0.2kg，故B正确，A、C、D错误．7．(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．8．一质量为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I＝Δp＝4N·s，故B正确；地面受到小钢球的平均压力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．9．我国天津地标之一“天津之眼”是世界上唯一一个桥上瞰景摩天轮．摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做轨道半径为R、角速度为ω的匀速圆周运动，已知当地重力加速度为g，质量为m的乘客从最高点运动到最低点的过程中，重力的冲量大小为()A．0 B．2mωRC．2mgR D．eq\f(πmg,ω)【答案】D【解析】乘客从最高点运动到最低点过程中经过的时间t＝eq\f(π,ω)，则重力的冲量I＝mgt＝eq\f(πmg,ω)，D正确，A、B、C错误．10．如图所示，一个质量为m的铁锤，以速度v竖直打在木桩上，经Δt时间而停止，严格来说，在击打时间内，铁锤受到的平均冲力大小为()A．mg B．eq\f(mv,Δt)－mgC．eq\f(mv,Δt) D．eq\f(mv,Δt)＋mg【答案】D【解析】对铁锤受力分析可知，其受重力与木桩的作用力．设竖直向下的方向为正方向，由动量定理得(mg－F)Δt＝0－mv，解得F＝mg＋eq\f(mv,Δt)，D正确，A、B、C错误．B组·能力提升11.“蹦蹦床”游乐项目是孩子们经常去游乐场玩的一种娱乐活动．将儿童在“蹦蹦床”上弹起、下落的过程简化为竖直方向上的运动．一质量为m的儿童从h高度处落下，从接触蹦床到速度大小减为零的时间为Δt，在此过程中()A．蹦床对他的冲量大小为mgΔt＋meq\r(2gh)，蹦床对他做功不为0B．蹦床对他的冲量大小为meq\r(2gh)，蹦床对他做功不为0C．蹦床对他的冲量大小为mgΔt＋meq\r(2gh)，蹦床对他做功为0D．蹦床对他的冲量大小为mgΔt－meq\r(2gh)，蹦床对他做功为0【答案】A【解析】儿童接触蹦床时的速度为eq\r(2gh)，接触蹦床后，以向上为正方向，根据动量定理得I－mgΔt＝0－(－meq\r(2gh))，解得I＝mgΔt＋meq\r(2gh)，设儿童接触蹦床后，又下降了x，全程根据动能定理得W＋mg(h＋x)＝0，所以蹦床对儿童做的功为W＝－mg(h＋x)，A正确．12．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t的变化如图所示，物体与地面的动摩擦因数为0.4，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t＝6s时的速度大小．【答案】(1)39N·s，方向向右(2)42m/s【解析】(1)力和时间的关系图像的面积为F的冲量，0～6s内IF＝eq\f(1,2)×(3＋9)×4N·s＋eq\f(1,2)×(6＋9)×2N·s＝39N·s，方向向右．(2)在0～6s内摩擦力的冲量If＝eq\f(1,2)×(3＋6)×2N·s＋6×4N·s＝－33N·s.设t＝6s物体时的速度为v，由动量定理可知I合＝IF＋If＝mv－0，解得v＝4m/s.课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)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。答案ABC2.(湖南边城高级中学高二开学考试)研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达40m/s,假设打一次喷嚏大约喷出5×10-5m3的空气,用时约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.0.13N B.0.68N C.2.6N D.13N解析打一次喷嚏喷出的空气质量为m=ρV=1.3×5×10-5kg=6.5×10-5kg,设打一次喷嚏喷出的空气受到的平均作用力为F,根据动量定理得FΔt=mv,解得F=mvΔt=6.5×10-5×400.02N=0.13N,根据牛顿第三定律可得人受到的平均反冲力为F'=F=0答案A3.物体A和B用轻绳相连挂在轻弹簧下静止不动,如图甲所示。A的质量为m,B的质量为M,将连接A、B的绳烧断后,物体A上升经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,如图乙所示,在这段时间里,弹簧弹力对物体A的冲量等于()A.mv B.mv-MuC.mv+Mu D.mv+mu解析从绳被烧断到B的速度为u,对B物体,由动量定理得,Mgt=Mu,对A物体,有IF-mgt=mv,得IF=mgt+mv=mu+mv。选项D正确。答案D4.(山东诸城高二期中)在粗糙的水平面上静止一个质量为1.5kg的物体,从t=0时刻受到水平向右拉力F的作用,从静止开始做直线运动,拉力F随时间的变化如图所示,物体与地面的动摩擦因数为0.4,重力加速度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t=6s时的速度大小。解析(1)F-t图像的面积表示F的冲量,0~6s内IF=12×(3+9)×4N·s+12×(6+9)×2N·s=39方向水平向右。(2)物体受到的最大静摩擦力为Ff=μmg=6N由题图可得,t=2s时拉力等于最大静摩擦力,物体开始滑动,在2~6s内拉力和摩擦力的冲量分别为IF'=12×(6+9)×2N·s+12×(6+9)×2N·s=30If=-Fft=-24N·s设t=6s时的速度为v,由动量定理可知I合=IF'+If=mv-0解得v=4m/s。答案(1)39N·s,方向水平向右(2)4m/s关键能力提升练5.(黑龙江哈尔滨三中高二期末)为估算雨水对伞面产生的平均撞击力,小明在大雨天将一长方体笔筒置于露台,测得1分钟内杯中水位上升了40mm,当时雨滴竖直下落,速度约为10m/s。若雨滴撞击伞面后沿着伞面流下,雨水的密度约为1×103kg/m3,伞面的面积约为0.8m2,据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力为(雨水重力可忽略)()A.0.5N B.1.5N C.2.5N D.5N解析在一分钟时间内,撞到伞上的水的质量m=ρhS=1×103×40×10-3×0.8kg=32kg,根据动量定理可知撞击力F=mvt=32×1060=5N,根据牛顿第三定律可知,雨水对伞的平均冲击力为5N,D正确,A、答案D6.(多选)质量为m1、m2的两物体,分别受到不同的恒力F1、F2的作用,由静止开始运动,下列说法正确的是()A.若在相同位移内它们动量变化相同,则FB.若在相同位移内它们动量变化相同,则FC.若在相同时间内它们动能变化相同,则FD.若在相同时间内它们动能变化相同,则F解析物体从静止开始运动,则其初动量、初动能都为0;动量、动能变化相同,则其末动量、末动能相同。若在相同位移内它们动量变化相同,由动能定理Fs=12mv2-0=p22m,得F∝1m,即F1F2=m2m1,选项A错、B对;若在相同时间内它们动能变化相同,由动量定理Ft=mv-0=2m答案BD7.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