物理选择性必修 第一册1.1 动量变化与冲量的关系练习题

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1.1动量变化与冲量的关系同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册一、选择题（共15题）1．质量一定的某物体做匀加速直线运动，在相同的时间间隔内A．物体的位移相等 B．物体动量的变化量相等C．合外力对物体做的功相等 D．物体动能的变化量相等2．一个物体在两个力的作用下处于静止状态，现保持其中的一个力不变，而把另一个力首先逐渐减小至零，然后再逐渐恢复为原来的大小（方向不变）．在这段时间内，下列说法中正确的是（     ）A．物体的动量先增大后减小B．物体的动量始终增大C．当力减小到零时，物体的动量最大D．当两力再次平衡时，物体的动量为零3．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．上升过程中重力的冲量大小为mv0，方向竖直向下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4．放在水平桌面上的物体质量为m，用一个大小为F的水平推力推它t秒，物体始终不动，那么t秒内，推力对物体的冲量大小是（　　）A． B． C．0 D．无法计算5．我国香港的中学生每年都要举行趣味科学比赛，有一个项目叫“鸡蛋撞地球”，就是让鸡蛋从大约13m的高度落到地上，参赛者提供保护装置，只要鸡蛋完好无损就获胜．比赛结果：用海绵做保护装置的选手获胜，用塑料盘子做保护装置的选手失败．下列说法正确的是A．鸡蛋落到塑料盘上的动量较大 B．鸡蛋落到塑料盘上的冲量较大C．鸡蛋落到海绵上，动量的变化量较小 D．鸡蛋落到海绵上，减速时间较长6．古时有“守株待兔”的寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重力的撞击力时即可致死,并设兔子与树桩的作用时间为0.2 s,则被撞死的兔子奔跑的速度可能为(g取10 m/s2)(　　)①1 m/s　②1.5 m/s　③2 m/s　④2.5 m/sA．③ B．③④C．②③④ D．①②③④7．有一电动玩具车质量为1kg，在水平路面上从静止开始做直线运动，其加速度随时间变化（a-t）的关系如图所示，则下列选项中错误的是（　　）A．0-3s内合外力的冲量大小为2N·s B．1-3s内合外力所做的功是0JC．第3s末合外力的瞬时功率大小为2W D．0-3s内合外力的平均功率是8．下列说法错误的是（　　）A．根据F=可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它所受的合外力B．力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它反映了力的作用对时间的累积效应，是一个标量C．动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便D．易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力9．一同学研究箱子的运动，让一质量为的箱子在水平恒力的推动下沿光滑水平面做直线运动，箱子运动的图线如图所示，是从某时刻开始计时箱子运动的时间，为箱子在时间内的位移，由此可知（　　）A．箱子受到的恒力大小为 B．内箱子的动量变化量为C．时箱子的速度大小为 D．内箱子的位移为10．一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t＝0时刻开始，受到如图所示的水平外力作用，下列说法正确的是（　　）A．第1 s末质点的速度为2 m/sB．第2 s末外力做功的瞬时功率最大C．第1 s内与第2 s内质点动量增加量之比为1：2D．第1 s内与第2 s内质点动能增加量之比为4：511．如图所示，一物体m在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动，经时间t力F做功为60J，此后撤出力F，物体又经过时间t回到出发点，若以地面为零势能面，则下列说法不正确的是（　　）A．物体回到出发点的动能为60JB．恒力F=2mgsinθC．撤出力F时，物体的重力势能是45JD．动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力F之后12．a、b两物体的质量之比 ma：mb＝2：1，只在摩擦力作用下，它们同时以不同的初速度在水平面上做匀减速直线运动，恰好同时停止，其v-t图像如图所示。此过程中（     ）A．a、b两物体受到的摩擦力之比Fa:Fb=2:1B．a、b两物体与水平面的摩擦系数之比μa:μb=2:1C．a、b两物体受到的摩擦力的冲量之比Ia:Ib=1:1D．a、b两物体受到的摩擦力做的功之比Wa:Wb=1:113．高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(  )A．＋mg B．－mgC．＋mg D．－mg14．将一物体从地面竖直上抛，物体在运动过程中受到的空气阻力与速率成正比。它的动量随时间变化的图像如图所示。已知重力加速度为g，则物体在运动过程中的加速度的最大值为（　　）A．g B． C． D．15．如图甲所示，在静水中，当风的方向与无自带动力帆船的目标航向（图中由A指向B）一致时，只需将帆面与船身垂直安放，则帆船能沿直线顺利到达目标位置B；如图乙所示，在静水中，当风的方向与无自带动力帆船的目标航向（图中由A指向B）相反时，若调整船身和帆面的位置（其中目标方向AB与船身的夹角为θ，帆面与船身的夹角为φ），帆船也可以逆风到达目标位置B，例如，帆船可先到达C再到达目标位置B。帆船能沿AC段运动的动力来源可简化解释为：风以某一角度α吹到帆面上，碰撞后弹出的角度也是α，碰撞前、后的风速大小相同。风与帆面的碰撞导致风对帆面施加了一个垂直于帆面的冲量，使帆船受到了一个方向与帆面垂直的压力F，这个压力沿船身方向及垂直于船身方向的分力分别为F1和F2，F1就是船沿AC航线前进的动力（其大小与的大小关系可表示为），F2则有使船侧向漂移的作用，可以认为该力被水对船的横向阻力平衡。结合以上解释和所学的物理知识，下列说法中不正确的是（　　）A．k与φ、θ和空气密度ρ都有关B．要使无自带动力帆船沿CB航行，帆面必须处于锐角∠ACB的两边之间C．若不断改变船身和帆面的方位，无自带动力帆船可沿锯齿形航线从A驶向BD．空气分子与帆面发生弹性碰撞前后，空气分子的动量改变量垂直于帆面二、填空题（共4题）16．质量m的物体，从高h处以速度v0水平抛出，从抛出到落地物体所受重力的冲量为_______。17．一质量为2kg的质点从静止开始沿某一方向做匀变速直线运动，它的动量p随位移的变化关系为p=4，则质点的加速度为___m/s218．（1）如图所示在光滑的水平面上一个质量为m的物体，初速度为v0在水平力F的作用下，经过一段时间t后，速度变为vt，请根据上述情境，利用牛顿第ニ定律推导动量定理_____（2）如图质量为m的钢球自高处落下，以速率v1，碰地，竖直向上弹回，钢球离开地面的速率为v2．若不计空气阻力．a.求钢球与地面碰撞过程中，钢球动量的变化量大小及方向；_____b.求钢球与地面碰撞过程中损失的机械能_____（3）如图所示，一个质量为m的钢球，以速度v斜射到坚硬的大理石板上，入射时与竖直方向的夹角是θ，碰撞后被斜着弹出，弹出时也与竖直方向的夹角是θ，速度大小仍为v．(不计空气阻力)请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向．(      )19．某同学用如图甲所示的实验装置验证“动量定理”。图乙是某次实验中获取的纸带，图中所标各计数点间还有4个计时点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz。（1）为了较为准确的完成实验，以下做法正确的是________。A．实验前，需要平衡阻力B．实验过程中，要保证砝码及砝码盘的质量远远小于小车的质量C．实验过程中，要先释放小车，再接通电源D．实验过程中，需用秒表测量小车在某两点间运动的时间（2）图乙纸带对应实验中，记录的力传感器的示数为1.05N，测得小车的质量为0.5kg，由此计算出小车从B到D的过程中，动量变化量△p=______kg·m/s，合力冲量I=_______N·s在误差允许的范围内，动量定理成立。（以上计算结果均保留三位有效数字）。三、综合题（共3题）20．如图所示，一个质量为m的物体，初速度为v0，在水平合外力F（恒力）的作用下，经过一段时间t后，速度变为vt。(1)请根据上述情境，利用牛顿第二定律推导动量定理，并写出动量定理表达式中等号两边物理量的物理意义。 (2)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。21．如图(a)所示，两根电阻不计的平行长直金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距为L；两根长度均为L、质量均为m、电阻均为r的相同的导体棒M、N静置于导轨上，两棒相距x0；整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。从t=0开始，给导体棒M施加一平行于导轨的外力F，使导体棒M在0~t0内以加速度a=μg做匀加速运动，导体棒N在t0时刻(t0未知)开始运动，F随时间变化的规律如图(b)所示。棒与导轨间的动摩擦因数均为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，运动过程中两棒均与导轨接触良好。重力加速度大小为g。（1）求t0时刻导体棒M的速度；（2）求2t0时刻外力F的大小；（3）若2t0时刻导体棒M的速度为v，求此时两棒间的距离。22．质量为的飞机模型，在水平跑道上由静止匀加速起飞，假定起飞过程中受到的平均阻力恒为飞机所受重力的倍，发动机牵引力恒为，离开地面起飞时的速度为，重力加速度为．求：（1）飞机模型的起飞距离（离开地面前的运动距离）以及起飞过程中平均阻力的冲量．（2）若飞机起飞利用电磁弹射技术，将大大缩短起飞距离．图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图，与飞机连接的金属块（图中未画出）可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动．使用前先给电容为的大容量电容器充电，弹射飞机时，电容器释放储存电能所产生的强大电流从一根导轨流入，经过金属块，再从另一根导轨流出；导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速，从而推动飞机起飞．①在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压与极板上所带电荷量的图象，在此基础上求电容器充电电压为时储存的电能．②当电容器充电电压为时弹射上述飞机模型，在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下，可使起飞距离缩短为．若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为，飞机发动的牵引力及受到的平均阻力不变．求完成此次弹射后电容器剩余的电能．                      参考答案：1．B2．B3．C4．A5．D6．B7．C8．B9．D10．D11．B12．C13．A14．C15．B16．m17．218．（1）根据牛顿第二定律F=ma加速度定义解得即动量定理（2）a.规定向上为正方向∆p＝mv2﹣(﹣mv1）=mv2+mv1方向向向上b.根据能量守恒可得：（3）设竖直向上为正方向，由题意，小球入射时的在水平方向上的动量与反射时在水平方向上的动量大小、方向都相同；在X方向：∆Px: mvsinθ-mvsinθ=0方向竖直向上在Y方向:取向上为正∆Py=mvcosθ-(-mvcosθ)=2mvcosθ或者做图：小球入射时的在竖直方向上的动量大小为P1=mvcosθ如图；反射时在竖直方向上的动量大小也为P2=mvcosθ，但方向相反；所以碰撞过程中小球的动量变化大小：ΔP=2mvcosθ，方向竖直向上；或者如图所示：19．     A     0.200     0.21020．(1)根据牛顿第二定律,加速度定义解得 即动量定理, Ft表示物体所受合力的冲量，mvt-mv0表示物体动量的变化(2)快递物品在运送途中难免出现磕碰现象，根据动量定理在动量变化相等的情况下，作用时间越长，作用力越小。充满气体的塑料袋富有弹性，在碰撞时，容易发生形变，延缓作用过程，延长作用时间，减小作用力，从而能更好的保护快递物品。21．（1）；（2）F2=4μmg；（3）22．（1）．（2）；