2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册1.2 动量定理 同步练习(Word版含答案)

1.2 动量定理
一、单选题
1．某大雨天，小振同学想估算一下当时下雨的雨滴对伞面产生的平均撞击力。他于是去实验室借来一个圆柱形容器置于露天空地上，测得30分钟内容器中水位上升了90mm，不考虑当时风的影响，可认为雨滴以10m/s的速度竖直落向地面。现在假设雨滴撞击伞面后无反弹，已知雨水的密度为，伞面的面积约为，请根据上述条件估算当时雨水对伞面的平均撞击力最接近（　　）
A．0.05N B．0.08N C．0.4N D．5N
2．如图所示，有一子弹穿过三块静止放置在光滑水平面上的相互接触质量分别为 m、2m、3m 的木块 A、B、C，设子弹穿过木块 A、B 、C 的时间分别为 t1、t2、t3，木块对子弹的阻力恒为 f，则子弹穿过三木块后，木块 A 的速度大小是（　　）
A． B． C． D．
3．太空探测器常装配离子发动机，其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出，从而为探测器提供推力。若某探测器质量为，离子以的速率（远大于探测器的飞行速率）向后喷出，每秒喷出离子质量，则探测器获得的平均推力大小为（　　）
A．1.4N B．0.14N C．0.2N D．2N
4．城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题，设一个的鸡蛋从高的楼上自由下落，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为，认为鸡蛋下沿落地后，鸡蛋上沿的运动是匀减速运动，并且上沿运动到地面时恰好静止，以鸡蛋的上、下沿落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击时间，不计空气阻力，则鸡蛋对地面的平均冲击力约为（　　）
A． B． C． D．
5．某人躺着看手机时，手机不小心滑落，正好砸到自己的眼睛。已知眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，手机的质量约为208g，从人眼正上方约20cm处无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹。则手机砸到眼睛时对眼睛的平均作用力大小约为（　　）
A．2N B．6N C．8N D．10N
6．如图所示，物体从t=0时刻开始由静止做直线运动，0～4s内其合外力随时间变化的关系图线为某一正弦函数，下列表述不正确的是（　　）
A．0～2s内合外力的冲量一直增大
B．0～4s内合外力的冲量为零
C．2s末物体的动量方向发生变化
D．4s末的速度为0
7．《三国演义》中“草船借箭”是诸葛亮的得意手笔之一。士兵停止划船，忽略草船受到的空气阻力及水的阻力，质量为M的草船以大小为v的速度侧着向对岸驶去，对岸曹军发现草船后万箭齐发，n支质量均为m的箭沿不同方向射中草船（箭全部留在草船中）后草船停下。已知射中草船前瞬间箭的速度大小均为，则这n支箭的合力的冲量的水平分量大小（　　）
A． B．Mv C． D．nmv
8．如图所示，在撑竿跳高中，运动员不是落在地面上而是落到海绵垫上，假设运动员落到地面和海绵垫上之前在空中下落的高度相同。则（　　）
A．运动员落在地面上的动量大，而落到海绵垫上的动量小
B．运动员落在地面上的动量改变大，落到海绵垫上的动量改变小
C．运动员落在地面上的动量改变快，落到海绵垫上的动量改变慢
D．运动员落在地面上与地面接触时，相互作用力小，而落到海绵垫上时受到的冲击力大
9．高空坠物极易对行人造成伤害，该行为已列入《民法典》。假若一枚鸡蛋从一居民楼的45m高处自由坠落，与地面的撞击时间约为3×10-2s，忽略空气阻力的影响，g=10m/s2，则该鸡蛋对地面产生的平均冲击力约为鸡蛋自身重力的多少倍（　　）
A．50 B．100 C．500 D．1000
10．这是一个真实的事件：一个两岁小孩，由于家人看护失误，从10楼坠下，好心人奋不顾身地冲上前去成功用手臂接住孩子。但其左臂却折断，小孩和好心人均受伤较重。假设两岁小孩体重10kg。好心人接住小孩过程持续的时间大约为0.1s，重力加速度g取10m/s2，试估算好心人左臂所受的冲力大小约为（　　）
A．24 N B．2.4×102N C．2.4×103 N D．2.4×105 N
11．质量为m=0.10kg的小钢球以v0=10m/s的水平速度抛出，下落h=5.0m时撞击一钢板，如图所示，撞后速度恰好反向，且速度大小不变，已知小钢球与钢板作用时间极短，重力加速度g取10m/s2，则（　　）
A．小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量为2N·s
B．钢板与水平面的夹角θ=60°
C．小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为10kg·m/s
D．钢板对小钢球的冲量大小为
二、多选题
12．如图所示，某球员截断对方传球并专守为攻，断球前瞬间，足球的速度大小为4m/s、方向水平向左；断球后瞬间，足球的速度大小为6m/s、方向水平向右。若足球的质量为0.4kg球员的脚与足球接触的时间为0.2s，忽略断球过程中足球受到草地的摩擦力，则对于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．足球的动量改变量的大小为4kg·m/s
B．足球动量改变量的大小为2kg·m/s
C．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为20N
D．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为10N
三、解答题
13．一个质量为40kg的游戏者在某游乐场的蹦床上蹦跳，从他被弹到最高点开始计时，其运动的图线如图所示，其中0～0.4s和1.1s～1.4s的时间内图线为直线，其余为曲线，g取10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）最高点与蹦床间的高度差。
（2）蹦床对游戏者的平均作用力大小。
14．2021年5月15日7时18分，由祝融号火星车及进入舱组成的天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，标志我国首次火星探测任务着陆火星成功。“天问一号”探测器着陆过程可近似模拟如下：在反推火箭作用下，在距火星表面非常近的距离h高度处悬停，通过对障碍物和坡度进行识别，选定相对平坦的区域后，开始以大小为a的加速度竖直下降，探测器加速下降时火箭产生的反推力大小恒为F。当四条“缓冲脚”触地时，反推火箭立即停止工作，随后飞船经时间t速度减到0，最后停在火星表面上。已知探测器质量为m，火星半径为R，万有引力常量为G。求：
（1）火星的质量；
（2）探测器在触地过程中对火星表面的平均冲击力大小。
15．如图所示，一质量为0.06kg的网球以50m/s的速率水平飞来，网球运动员挥拍将网球以60m/s速率击回，击球时间为0.04s，击球过程中，忽略网球的重力，求：
（1）在此过程中，网球的动量变化量Δp；
（2）网球所受平均作用力的大小F。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
设伞面对水滴的平均作用力大小为F，t时间内与伞面发生相互作用的雨水的质量为m，根据动量定理有
①
根据密度公式可知
②
联立①②解得
③
由题意可知
④
联立①②③④解得
⑤
根据牛顿第三定律可知雨水对伞面的平均撞击力大小为0.4N，故选C。
2．C
【详解】
A与B分离时三者的速度是相等的，分离后，A的速度不变，在分离前子弹对系统的作用力使A、B与C的速度增大，由动量定理得
所以
故选C。
3．B
【详解】
t时间内喷出离子的质量为mt，对喷出的离子，取运动方向为正，由动量定理得
Ft=mtv 0
代入数据解得
F=mv=0.14N
由牛顿第三定律可知，探测器获得的平均推力大小
F′=F=0.14N
4．B
【详解】
由
可得
由
得鸡蛋碰地后的运动时间为
以向上为正方向，则有
可得鸡蛋对地面的平均冲击力
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．B
【详解】
从人眼正上方约20cm处无初速掉落，砸到眼睛所用时间为
设手机砸到眼睛时对眼睛的平均作用力大小F，取向下为正方向，全程由动量定理有
解得
所以B正确；ACD错误；
故选B。
6．C
【详解】
A．根据F－t图象中图线与t轴围成的面积表示冲量，可知在0～2s内合外力的冲量一直增大，A正确，不符合题意；
BD．由图像可知，0～4s内合外力的冲量为零，根据动量定理可知，物体的动量变化量也为零，因物体的初动量为零，故物体4s末的动量也为零，所以4s末的速度为零，BD正确，不符合题意；
C．2s末冲量方向发生变化，物体的动量开始减小，但方向不发生变化，0～4s内物体动量的方向一直不变，C错误，符合题意。
故选C。
7．B
【详解】
以船为研究对象，以船的运动方向为正方向，根据动量定理，在沿船的运动方向上
可得
即这n支箭的合力的冲量的水平分量大小Mv。
故选B。
8．C
【详解】
A．从同样高度静止下落的运动员，由自由落体运动规律可知，落到地面上和落到海绵垫上时速度大小相同，动量大小相同，A项错误；
B．运动员无论落到地面还是海绵垫上，碰撞后速度都是零，动量改变相同，B项错误；
C．由于地面硬，运动员与地面碰撞作用的时间短，与海绵垫碰撞作用的时间长，相同的动量变化，运动员落在地面上动量改变快，落到海绵垫上动量改变慢，C项正确；
D．由动量定理可知，落到地面上的运动员与地面接触时，作用的时间短，受到的冲击力F大；落在海绵垫上的运动员与海绵垫接触时，作用的时间长，受到的冲击力F小，D项错误。
故选C。
9．B
【详解】
鸡蛋从居民楼的45m高处自由下落到地面的速度，由速度位移公式可得
设地面对鸡蛋的平均作用力为F，向上为正方向，由动量定理可得
（F mg）Δt=0 （ mv）
解得
F=101mg
由牛顿第三定律可知，该鸡蛋对地面产生的平均冲击力约为鸡蛋自身重力的100倍，ACD错误，B正确。
故选B。
10．C
【详解】
小孩的运动可看作自由落体运动，下落高度约为h=27m，落地速度大小为
规定竖直向上的方向为正方向，设好心人左臂所受冲力大小为F，由动量定理得
(F－mg)t=0－mv
解得
F=2.4×103N
故选C。
11．D
【详解】
A．小球在竖直方向做自由落体运动，由
解得
小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中，根据动量定理得重力的冲量
故A错误；
B．小球做平抛运动，落在钢板上时小球在竖直方向的分速度为
则
解得
故B错误；
CD．小球落在钢板上时的速度
动量为
取小球反弹的速度方向为正方向，根据动量定理得钢板对小球的冲量大小为
故D正确，C错误。
故选D。
12．AC
【详解】
AB．取向右正方向，则足球动量改变量的大小为
故A正确，B错误；
CD．由动量定理得
代入数据解得
故C正确，D错误。
故选AC。
13．（1）0.8m；（2）800N
【详解】
（1）根据题图可知，游戏者从最高点落到蹦床的时间，根据自由落体运动的规律可得
（2）根据题图可知，游戏者与蹦床作用的时间
在内，取向上为正方向，根据动量定理可得
解得
14．（1）；（2）
【详解】
（1）设火星表面的重力加速度为g，由牛顿第二定律可得
在火星表面
联立解得
（2）由位移速度公式
设探测器受到的平均冲击力大小为，规定竖直向下为正方向，由动量定理可得
由牛顿第三定律得，探测器对火星表面的平均冲击力大小为
15．（1）6.6kg m/s，方向与网球初速度方向相反；（2）165N
【详解】
（1）取网球初速度方向为正方向，则动量变化量为
代入数据得
Δp=-6.6kg m/s
故动量的变化量大小为6.6kg m/s，方向与网球初速度方向相反。
（2）取网球初速度方向为正方向，由动量定理得
FΔt=ΔP
代入数据得
F=-165N
网球所受平均作用力的大小为165N。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页