1.2 动量定理 同步练习—高二物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）
文档属性
| 名称 | 1.2 动量定理 同步练习—高二物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 695.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-12-03 17:58:54 | ||
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文档简介
1.2 动量定理 同步练习
【教材课后习题】
1.如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。现有以下看法：
A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右
B.物体所受拉力F的冲量大小是
C.物体所受摩擦力的冲量大小为0
D.物体所受合力的冲量大小为0
你认为这些看法正确吗？请简述你的理由。
2.体操运动员在落地时总要屈腿（如图），这是为什么？
3.如图，用0.5 kg的铁锤钉钉子，打击前铁锤的速度为4 m/s。打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.01 s。
（1）不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？
（2）考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？
（3）你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤所受的重力。
4.一个质量为10 kg的物体，以10 m/s的速度做直线运动，受到一个反向的作用力F，经过4 s，速度变为反向2 m/s。这个力是多大？
5.一个质量为60 kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8 s，g取。
（1）求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量。
（2）求网对运动员的平均作用力大小。
（3）求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0 m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量。
6.曾经有一则新闻报道，一名4岁儿童从3层高的楼房掉下来，被一名见义勇为的青年接住。请你估算一下，儿童受到的合力的冲量是多大？设儿童与青年之间的相互作用时间为0.1 s，则儿童受到的合力的平均值有多大？
【定点变式训练】
7.【教材例题】一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45 m/s（如图）。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
8.北京时间8月3日，在巴黎奥运会乒乓球女单决赛中我省运动员陈梦夺得金牌。假设某次击球时，乒乓球以的速度垂直击中球拍，后以的速度反向弹回，不考虑乒乓球的旋转，乒乓球的质量，则乒乓球撞击球拍的过程中( )
A.乒乓球对球拍的作用力大于球拍对乒乓球的作用力
B.乒乓球对球拍的冲量小于球拍对乒乓球的冲量
C.乒乓球的动量变化量大小为
D.乒乓球对球拍的平均作用力大小为
9.质量为1kg的弹性小球以9m/s的速度垂直砸向地面，然后以同样大小的速度反弹回来，已知碰撞时间为0.1s，关于小球与地面的碰撞过程中，下列说法正确的是( )
A.小球动量的变化量为0 B.地面对小球的冲力大小为180N
C.合外力的冲量大小为18N·s D.小球的加速度为0
10.如图所示，表面光滑的楔形物块ABC固定在水平地面上，，质量相同的物块a和b分别从斜面顶端沿由静止自由滑下。在两物块到达斜面底端的过程中，正确的是( )
A.两物块所受重力冲量相同
B.两物块的动量改变量相同
C.两物块的动能改变量相同
D.两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率相同
11.强夯机是在建筑工程中由于需要对松土压实处理的机器，其中一种为吊重锤击式，如图所示。重锤的质量，从离地高处自由下落，重锤夯土历时，然后陷在土中。取，不计空气阻力。求：
（1）重锤自由下落的时间t和刚落地时的速度大小v；
（2）重锤对松土的平均作用力大小F。
12.高速水流切割是一种高科技工艺加工技术，为完成飞机制造中的高难度加工特制了一台高速水流切割机器人，该机器人的喷嘴横截面积为，喷嘴射出的水流速度为，水的密度为，设水流射到工件上后速度立即变为零．则该高速水流在工件上产生的压力大小为( )
A.1000N B.100N C.10N D.1N
13.某建筑工地上的打夯机将质量为的钢制重锤升高到的高处后使其自由下落，重锤在地面上砸出一个深坑，重锤冲击地面的过程历时，取。求
（1）重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量I；
（2）重锤对地面的平均冲击力大小。
答案以及解析
1.答案：见解析
解析：A不正确：根据公式，冲量方向与力方向相同，所以力F的冲量方向与水平方向成θ角斜向上。
B不正确：根据公式，得拉力F的冲量大小为Ft。
C不正确：根据冲量公式可得，
因物体始终保持静止，则，
所以摩擦力的冲量大小。
D正确：物体仍保持静止，则，由动量定理得。
2.答案：见解析
解析：延长与地的作用时间，减小地对人的冲击力。
3.答案：（1）200 N
（2）205 N
（3）见解析
解析：（1）不计铁锤所受的重力，以铁锤为研究对象，
铁锤与钉子相互作用的过程中，设钉子对铁锤的平均作用力为以向下为正方向
由动量定理得
将题给的条件代入上式得
钉子对铁锤的平均作用力，方向向上。
根据牛顿第三定律，铁锤钉钉子的平均作用力大小为200 N。
（2）考虑铁锤的重力，设铁锤和钉子相互作用过程中钉子对铁锤的平均作用力为，以向下为正方向
由动量定理得
可得钉子对铁锤的平均作用力
根据牛顿第三定律，铁锤钉钉子的平均作用力为205 N。
（3）通过铁锤与钉子的相互作用力的比较可以知道，205 N比200 N大5 N。，由此可以知道，当作用时间比较小时，铁锤的重力可以忽略不计。
4.答案：30 N
解析：由题意得图，以方向为正方向，则，
由动量定理得，解得。
5.答案：（1）
（2）1950 N
（3）见解析
解析：（1）运动员刚触网时的速度，方向向下。
运动员反弹到达的高度为，离网时速度，方向向上。
取向上的方向为正方向
则运动员与网接触的这段时间内动量变化量。
（2）在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力。
取向上为正方向，由动量定理得
所以。
（3）自由下落的时间，得
向上运动的时间，得
则重力的冲量，方向竖直向下
弹力的冲量，方向竖直向上。
6.答案：见解析
解析：3层高的楼房高度，则落下时速度
设向下的方向为正方向，儿童质量
则儿童受到的合力冲量
代入数据得。
由得。
7.答案：6300 N
解析：分析 球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短。在这个短时间内，力先是急剧地增大，然后又急剧地减小为0。在冲击、碰撞这类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。动量定理适用于变力作用的过程，因此，可以用动量定理计算球棒对垒球的平均作用力。
沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
垒球的末动量为
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
垒球所受的平均作用力的大小为6300 N，负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。
8.答案：D
解析：A.乒乓球撞击球拍的过程中，根据牛顿第三定律可知，乒乓球对球拍的作用力与球拍对乒乓球的作用力等大反向，故A错误；B.根据冲量的定义，结合A项分析可知，乒乓球对球拍的冲量与球拍对乒乓球的冲量等大反向，故B错误；C.乒乓球的动量变化量即乒乓球的动量变化量大小为0.13kg·m/s，故C错误；D.乒乓球撞击球拍过程中，对乒乓球有即球拍对乒乓球的平均作用力大小为13.5N，根据牛顿第三定律，乒乓球对球拍的平均作用力大小为13.5N，故D正确。故选D。
9.答案：C
解析：A.取竖直向上为正方向，则小球动量的变化量为
故A错误；
BC.设地面对小球的冲力大小为F，根据动量定理可得
解得
故B错误；C正确；
D.小球的加速度为
故D错误；
故选C。
10.答案：C
解析：设斜面倾角θ，则物体在斜面上的加速度分别为，设斜面高度为h。则物体在斜面上滑行的时间为：，因为，可得物块在AB斜面上的滑行时间比在AC斜面上的滑行时间较长；A.根据可知，两物块所受重力冲量不相同，选项A错误；B.根据动量定理可知，两物块的动量改变量不相同，选项B错误；C.根据动能定理，两物块的动能改变量相同，选项C正确；D.两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率，则重力瞬时功率不相同，选项D错误；故选C。
11.答案：（1）2.0s，20m/s（2）
解析：（1）由自由落体运动规律有
落地时的速度
代入数据解得
，
（2）研究重锤夯土过程，选竖直向上为正方向，对重锤由动量定理有
代入数据解得
由牛顿第三定律可知，重锤对松土的作用力大小为。
12.答案：B
解析：单位时间内喷到工件上的水的体积为故质量为设水的初速度方向为正方向，则由动量定理可得解得故B正确，ACD错误。故选B。
13.答案：（1），方向竖直向下；（2）
解析：（1）由题目可知，重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量有
解得方向竖直向下；
（2）设重锤落至地面时速度为v，重锤下落过程有
设地面对重锤的平均作用力为F，重锤在与地面相互作用过程，以竖直向下为正方向，对重锤由动量定理有
联立解得
由牛顿第三定律，重锤对地面的平均冲击力大小为
【教材课后习题】
1.如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。现有以下看法：
A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右
B.物体所受拉力F的冲量大小是
C.物体所受摩擦力的冲量大小为0
D.物体所受合力的冲量大小为0
你认为这些看法正确吗？请简述你的理由。
2.体操运动员在落地时总要屈腿（如图），这是为什么？
3.如图，用0.5 kg的铁锤钉钉子，打击前铁锤的速度为4 m/s。打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.01 s。
（1）不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？
（2）考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？
（3）你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤所受的重力。
4.一个质量为10 kg的物体，以10 m/s的速度做直线运动，受到一个反向的作用力F，经过4 s，速度变为反向2 m/s。这个力是多大？
5.一个质量为60 kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8 s，g取。
（1）求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量。
（2）求网对运动员的平均作用力大小。
（3）求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0 m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量。
6.曾经有一则新闻报道，一名4岁儿童从3层高的楼房掉下来，被一名见义勇为的青年接住。请你估算一下，儿童受到的合力的冲量是多大？设儿童与青年之间的相互作用时间为0.1 s，则儿童受到的合力的平均值有多大？
【定点变式训练】
7.【教材例题】一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45 m/s（如图）。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
8.北京时间8月3日，在巴黎奥运会乒乓球女单决赛中我省运动员陈梦夺得金牌。假设某次击球时，乒乓球以的速度垂直击中球拍，后以的速度反向弹回，不考虑乒乓球的旋转，乒乓球的质量，则乒乓球撞击球拍的过程中( )
A.乒乓球对球拍的作用力大于球拍对乒乓球的作用力
B.乒乓球对球拍的冲量小于球拍对乒乓球的冲量
C.乒乓球的动量变化量大小为
D.乒乓球对球拍的平均作用力大小为
9.质量为1kg的弹性小球以9m/s的速度垂直砸向地面，然后以同样大小的速度反弹回来，已知碰撞时间为0.1s，关于小球与地面的碰撞过程中，下列说法正确的是( )
A.小球动量的变化量为0 B.地面对小球的冲力大小为180N
C.合外力的冲量大小为18N·s D.小球的加速度为0
10.如图所示，表面光滑的楔形物块ABC固定在水平地面上，，质量相同的物块a和b分别从斜面顶端沿由静止自由滑下。在两物块到达斜面底端的过程中，正确的是( )
A.两物块所受重力冲量相同
B.两物块的动量改变量相同
C.两物块的动能改变量相同
D.两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率相同
11.强夯机是在建筑工程中由于需要对松土压实处理的机器，其中一种为吊重锤击式，如图所示。重锤的质量，从离地高处自由下落，重锤夯土历时，然后陷在土中。取，不计空气阻力。求：
（1）重锤自由下落的时间t和刚落地时的速度大小v；
（2）重锤对松土的平均作用力大小F。
12.高速水流切割是一种高科技工艺加工技术，为完成飞机制造中的高难度加工特制了一台高速水流切割机器人，该机器人的喷嘴横截面积为，喷嘴射出的水流速度为，水的密度为，设水流射到工件上后速度立即变为零．则该高速水流在工件上产生的压力大小为( )
A.1000N B.100N C.10N D.1N
13.某建筑工地上的打夯机将质量为的钢制重锤升高到的高处后使其自由下落，重锤在地面上砸出一个深坑，重锤冲击地面的过程历时，取。求
（1）重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量I；
（2）重锤对地面的平均冲击力大小。
答案以及解析
1.答案：见解析
解析：A不正确：根据公式，冲量方向与力方向相同，所以力F的冲量方向与水平方向成θ角斜向上。
B不正确：根据公式，得拉力F的冲量大小为Ft。
C不正确：根据冲量公式可得，
因物体始终保持静止，则，
所以摩擦力的冲量大小。
D正确：物体仍保持静止，则，由动量定理得。
2.答案：见解析
解析：延长与地的作用时间，减小地对人的冲击力。
3.答案：（1）200 N
（2）205 N
（3）见解析
解析：（1）不计铁锤所受的重力，以铁锤为研究对象，
铁锤与钉子相互作用的过程中，设钉子对铁锤的平均作用力为以向下为正方向
由动量定理得
将题给的条件代入上式得
钉子对铁锤的平均作用力，方向向上。
根据牛顿第三定律，铁锤钉钉子的平均作用力大小为200 N。
（2）考虑铁锤的重力，设铁锤和钉子相互作用过程中钉子对铁锤的平均作用力为，以向下为正方向
由动量定理得
可得钉子对铁锤的平均作用力
根据牛顿第三定律，铁锤钉钉子的平均作用力为205 N。
（3）通过铁锤与钉子的相互作用力的比较可以知道，205 N比200 N大5 N。，由此可以知道，当作用时间比较小时，铁锤的重力可以忽略不计。
4.答案：30 N
解析：由题意得图，以方向为正方向，则，
由动量定理得，解得。
5.答案：（1）
（2）1950 N
（3）见解析
解析：（1）运动员刚触网时的速度，方向向下。
运动员反弹到达的高度为，离网时速度，方向向上。
取向上的方向为正方向
则运动员与网接触的这段时间内动量变化量。
（2）在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力。
取向上为正方向，由动量定理得
所以。
（3）自由下落的时间，得
向上运动的时间，得
则重力的冲量，方向竖直向下
弹力的冲量，方向竖直向上。
6.答案：见解析
解析：3层高的楼房高度，则落下时速度
设向下的方向为正方向，儿童质量
则儿童受到的合力冲量
代入数据得。
由得。
7.答案：6300 N
解析：分析 球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短。在这个短时间内，力先是急剧地增大，然后又急剧地减小为0。在冲击、碰撞这类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。动量定理适用于变力作用的过程，因此，可以用动量定理计算球棒对垒球的平均作用力。
沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
垒球的末动量为
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
垒球所受的平均作用力的大小为6300 N，负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。
8.答案：D
解析：A.乒乓球撞击球拍的过程中，根据牛顿第三定律可知，乒乓球对球拍的作用力与球拍对乒乓球的作用力等大反向，故A错误；B.根据冲量的定义，结合A项分析可知，乒乓球对球拍的冲量与球拍对乒乓球的冲量等大反向，故B错误；C.乒乓球的动量变化量即乒乓球的动量变化量大小为0.13kg·m/s，故C错误；D.乒乓球撞击球拍过程中，对乒乓球有即球拍对乒乓球的平均作用力大小为13.5N，根据牛顿第三定律，乒乓球对球拍的平均作用力大小为13.5N，故D正确。故选D。
9.答案：C
解析：A.取竖直向上为正方向，则小球动量的变化量为
故A错误；
BC.设地面对小球的冲力大小为F，根据动量定理可得
解得
故B错误；C正确；
D.小球的加速度为
故D错误；
故选C。
10.答案：C
解析：设斜面倾角θ，则物体在斜面上的加速度分别为，设斜面高度为h。则物体在斜面上滑行的时间为：，因为，可得物块在AB斜面上的滑行时间比在AC斜面上的滑行时间较长；A.根据可知，两物块所受重力冲量不相同，选项A错误；B.根据动量定理可知，两物块的动量改变量不相同，选项B错误；C.根据动能定理，两物块的动能改变量相同，选项C正确；D.两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率，则重力瞬时功率不相同，选项D错误；故选C。
11.答案：（1）2.0s，20m/s（2）
解析：（1）由自由落体运动规律有
落地时的速度
代入数据解得
，
（2）研究重锤夯土过程，选竖直向上为正方向，对重锤由动量定理有
代入数据解得
由牛顿第三定律可知，重锤对松土的作用力大小为。
12.答案：B
解析：单位时间内喷到工件上的水的体积为故质量为设水的初速度方向为正方向，则由动量定理可得解得故B正确，ACD错误。故选B。
13.答案：（1），方向竖直向下；（2）
解析：（1）由题目可知，重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量有
解得方向竖直向下；
（2）设重锤落至地面时速度为v，重锤下落过程有
设地面对重锤的平均作用力为F，重锤在与地面相互作用过程，以竖直向下为正方向，对重锤由动量定理有
联立解得
由牛顿第三定律，重锤对地面的平均冲击力大小为