高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理达标测试

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理达标测试，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。


一、单项选择题
1．对于竖直向上抛出的物体，下面关于物体在上升阶段的动量和动量的变化量的说法中，哪个是正确的( )
A．物体的动量方向向上，动量变化量的方向也向上
B．物体的动量方向向上，动量变化量的方向向下
C．物体的动量方向向下，动量变化量的方向向上
D．物体的动量方向向下，动量变化量的方向也向下
2．质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上，随后以3 m/s速度反向弹回．若取竖直向下的方向为正方向，则小球动量的变化为( )
A．10 kg·m/s B．－10 kg·m/s
C．40 kg·m/s D．－40 kg·m/s
3．从同一高度自由下落的玻璃杯，掉在水泥地上易碎，掉在软泥地上不易碎，这是因为( )
A．掉在水泥地上，玻璃杯的动量大
B．掉在水泥地上，玻璃杯的动量变化大
C．掉在水泥地上，玻璃杯受到的冲量大
D．掉在水泥地上玻璃杯受到的冲量和掉在软泥地上一样大，但与水泥地的作用时间短，因而受到水泥地的作用力大
4．据新华社报道，2018年5月9日凌晨，我国长征系列运载火箭，在太原卫星发射中心完成第274次发射任务，成功发射“高分五号”卫星，该卫星是世界上第一颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星．最初静止的运载火箭点火后喷出质量为M的气体后，质量为m的卫星(含未脱离的火箭)的速度大小为v，不计卫星受到的重力和空气阻力．则在上述过程中，卫星所受冲量大小为( )
A．Mv B．(M＋m)v
C．(M－m)v D．mv
5．最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为( )
A．1.6×102 kg B．1.6×103 kg
C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg
6．在物理课堂上，陈老师给同学们做演示实验：将一个50 g的鸡蛋从1 m的高度掉下，与玻璃缸的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋受到玻璃缸的作用力约为( )
A．10 N B．102 N
C．103 N D．104 N
二、多项选择题
7．如图所示，一个质量为m＝0.4 kg的足球以10 m/s的速度水平飞向球门．守门员跃起用双拳将足球以12 m/s的速度反方向击出，守门员触球时间约为0.1 s，则足球受到的平均作用力大小和方向为( )
A．8.8 N
B．88 N
C．方向与原来速度方向相同
D．方向与原来速度方向相反
8．如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为圆周的最低点．每根杆上都套着一个质量相同的小滑环(图中未画出)，三个小滑环分别从a、b、c处释放(初速度为零)，关于它们下滑的过程，下列说法正确的是( )
A．重力对它们的冲量相同
B．弹力对它们的冲量相同
C．合外力对它们的冲量相同
D．它们的动能增量不同
9．古时候有“守株待兔”的寓言．假设兔子的质量为2 kg，以15 m/s的速度奔跑，撞树后反弹的速度为1 m/s，取兔子初速度方向为正方向，则( )
A．兔子撞树前的动量大小为30 kg·m/s
B．兔子撞树过程中的动量变化量为28 kg·m/s
C．兔子撞树过程中的动量变化的方向与兔子撞树前的速度方向相同
D．兔子受到撞击力的冲量大小为32 N·s
10．如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a、b，它们由静止开始运动．在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面．a、b间的相互作用和重力可忽略．下列说法正确的是( )
A．a的质量比b的大
B．在t时刻，a的动能比b的大
C．在t时刻，a和b的电势能相等
D．在t时刻，a和b的动量大小相等
三、非选择题
11．有一宇宙飞船以v＝10 km/s在太空中飞行，突然进入一密度为ρ＝10－7 kg/m3的微陨石尘区，假设微陨石与飞船碰撞后即附着在飞船上．欲使飞船保持原速度不变，试求飞船的助推器的助推力应增大为多少．(已知飞船的正横截面积S＝2 m2)．
12．如图所示，H是一种安全气袋，内部存有化学物质，当汽车高速前进，受到撞击时，化学物质会在瞬间爆发产生大量气体，充满气囊，填补在乘员与车前挡风玻璃、仪表板、方向盘之间，防止乘员受伤．
若某次事故中汽车的速度是35 m/s，乘员冲向气囊后经0.2 s停止运动，人体冲向气囊的质量约为40 kg，头部和胸部作用在气袋上的面积约为400 cm2.则在这种情况下，人的头部和胸部受到平均压强为多大？相当于多少个大气压？
13．如图所示为某运动员用头颠球，若足球用头顶起，每次上升高度为80 cm，足球的重量为400 g，与头顶作用时间Δt为0.1 s，空气阻力不计，g＝10 m/s2，求：
(1)足球在空中往返一次的运动时间t.
(2)足球对头部的作用力FN.
14.
如图所示，用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s.如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么：
(1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多少？
(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力又是多少？(g取10 m/s2)
课时作业(一) 动量定理
1．解析：物体在上升阶段时，速度向上，则物体的动量方向向上，根据动量定理可知，动量的变化量Δp＝mgt，重力的方向竖直向下，则动量变化量的方向向下．
答案：B
2．解析：取向下为正方向，则碰撞前小球的动量为正，碰撞后为负，Δp＝p2－p1＝mv2－mv1＝5×(－3)kg·m/s－5×5 kg·m/s＝－40 kg·m/s，D项正确．
答案：D
3．解析：杯子从同一高度落下，故到达地面时的速度一定相等，故着地时动量相等；与地面接触后速度减小为零，故动量的变化相同，由动量定理I＝Δp可知，冲量也相等；但由于在水泥地上，接触时间较短，故动量的变化率较大，作用力较大；而在软泥地上时，由于软泥的缓冲使时间变长，动量的变化率较小，作用力较小；故D正确，A、B、C错误．
答案：D
4．解析：卫星获得的速度为v，故根据动量定理I＝Ft＝mΔv可得卫星受到的冲量大小为I＝mv，D正确．
答案：D
5．解析：设某次实验中该发动机向后喷射的气体的质量为m，对该气体根据动量定理有：Ft＝mv－0；解得m＝eq \f(Ft,v)＝eq \f(4.8×106×1,3×103) kg＝1.6×103 kg，故选项B正确，A、C、D错误．
答案：B
6．解析：根据h＝eq \f(1,2)gt2，代入数据可得：t≈0.45 s，与地面的碰撞时间约为t1＝2 ms＝0.002 s，全过程根据动量定理可得：mg(t＋t1)－Ft1＝0，解得冲击力F＝113 N≈102 N，故B正确，A、C、D错误．
答案：B
7．解析：选定足球原运动方向为正方向．根据动量定理eq \x\t(F)·Δt＝p′－p，这里eq \x\t(F)为足球在水平方向上受到的平均作用力，Δt为击球的时间，p′为击球后足球的动量，p为足球原来的动量．设足球的质量为m，击球前、后的速度分别为v和v′，于是可得到eq \x\t(F)＝eq \f(p′－p,Δt)＝eq \f(mv′－mv,Δt)＝eq \f(mv′－v,Δt)＝eq \f(0.4×－12－10,0.1) N＝－88 N.
可见，足球受到的平均作用力为88 N，方向与足球原来运动速度方向相反．选项B、D正确．
答案：BD
8．解析：A.由运动学知识可知三个小滑环的运动时间相等，重力冲量相等，选项A正确；B.由于三种情形下弹力的大小、方向均不同，弹力冲量不同，选项B错误；C.合外力的方向不同，冲量一定不同，选项C错误；D.根据机械能守恒定律，它们的动能增量不同，选项D正确．
答案：AD
9．解析：兔子撞树前的动量大小：p＝mv＝2×15 kg·m/s＝30 kg·m/s，故A正确；以撞树前兔子的速度方向为正方向，兔子撞树后的动量：p′＝mv′＝2×(－1) kg·m/s＝－2 kg·m/s，兔子撞树过程动量变化量：Δp＝p′－p＝(－2－30) kg·m/s＝－32 kg·m/s，故B错误；兔子撞树过程中的动量变化的方向与兔子撞树前的速度方向相反，故C错误；由动量定理得：I＝Δp＝－32 N·s，则兔子受到撞击力的冲量大小为32 N·s，故D正确．
答案：AD
10．解析：A.微粒a向下加速运动，微粒b向上加速运动，根据a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，a微粒受到的电场力(合外力)等于b微粒受到的电场力(合外力)，故a的质量比b的小，选项A错；B.a微粒的位移大于b微粒，根据动能定理，在t时刻，a的动能比b大，选项B对；C.由于在t时刻两微粒经过同一水平面，电势相等，电荷量大小相等，符号相反，所以在t时刻，a和b的电势能不等，选项C错；D.根据动量定理，在t时刻，a微粒的动量大小等于b微粒的动量大小，选项D对．
答案：BD
11．解析：选在时间Δt内与飞船碰撞的微陨石为研究对象，其质量应等于底面积为S，高为vΔt的直柱体内微陨石尘的质量，即m＝ρSvΔt，初动量为0，末动量为mv.设飞船对微陨石的作用力为F，由动量定理得：
F·Δt＝mv－0
则F＝eq \f(mv,Δt)＝ρSv2＝10－7×2×(104)2 N＝20 N
根据牛顿第三定律可知，微陨石对飞船的撞击力大小也等于20 N.
因此，飞船要保持原速度匀速飞行，助推器增大的推力应为20 N.
答案：20 N
12．解析：由动量定理得F·t＝Δmv，
F＝eq \f(Δmv,t)，①
又p＝eq \f(F,S)，②
联立①②两式得p＝eq \f(Δmv,t·S)＝eq \f(40×35,0.2×400×10－4) Pa
＝1.75×105 Pa，相当于1.75个大气压．
答案：1.75×105 Pa 相当于1.75个大气压
13．解析：(1)足球自由下落时有h＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,1)，
解得t1＝eq \r(\f(2h,g))＝0.4 s，
竖直向上运动的时间等于自由下落运动的时间，所以t＝2t1＝0.8 s.
(2)设竖直向上为正方向，因空气阻力不计，所以顶球前后速度大小相同，由动量定理得
(FN－mg)Δt＝mv－(－mv)，又v＝gt1＝4 m/s，
联立解得FN＝36 N，
由牛顿第三定律知足球对头部的作用力FN＝36 N，方向竖直向下．
答案：(1)0.8 s (2)36 N，竖直向下
14．解析：(1)以铁锤为研究对象，不计重力时，只受钉子的作用力，方向竖直向上，设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t＝0－mv
所以F1＝－eq \f(0.5×－4.0,0.01) N＝200 N，方向竖直向上．
由牛顿第三定律知，钉子受到的平均作用力为200 N，方向竖直向下．
(2)若考虑重力，设此时铁锤受钉子的作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正．
(F2－mg)t＝0－mv
F2＝－eq \f(0.5×－4.0,0.01) N＋0.5×10 N＝205 N，方向竖直向上．
由牛顿第三定律知，钉子受到的平均作用力为205 N，方向竖直向下．
答案：(1)200 N，方向竖直向下
(2)205 N，方向竖直向下