鲁科版选择性必修第一册第一章第一节动量和动量定理提升练(有解析)

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鲁科版选择性必修第一册提升练
第一章第一节动量和动量定理
一、单项选择题
1.每年的月日将被命名为世界乒乓球日关于乒乓球运动，下列说法正确的是( )
A. 球拍对乒乓球的弹力越大，乒乓球的动量变化一定越大
B. 球拍将飞来的乒乓球以原速率反向击出的过程，乒乓球的动量和动能均保持不变
C. 乒乓球被球拍击打出的过程，球拍对乒乓球的冲量大小大于乒乓球对球拍的冲量大小
D. 一次击球过程中，球拍对乒乓球的冲量大小等于乒乓球对球拍的冲量大小
2.如图所示，一质量为的物体以速率在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 由于合外力与运动速度始终垂直，因此动量始终保持不变
B. 运动一周的过程中，支持力的冲量为零
C. 运动半周的过程中，合外力的冲量大小为
D. 运动半周的过程中，合外力的冲量为零
3.一个质量为的蹦床运动员，从离水平床面高处自由下落，接触蹦床后沿竖直方向蹦回到离水平床面高处。已知运动员与床面接触的时间为，取竖直向下为正方向，取，下列说法正确的是( )
A. 运动员与蹦床接触过程的动量变化量为
B. 下落过程中，运动员动量对时间的变化率为零
C. 运动员对蹦床的平均压力大小为
D. 运动员对蹦床的冲量与蹦床对运动员的冲量相同
4.如图所示，质量为的物块静止在水平地面上，方向与竖直方向成角、大小为的恒力作用在物块上，恒力作用了时撤去，已知物块与水平地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，。对于物块从开始运动到速度恰好减为的过程，下列说法正确的是( )
A. 该过程中恒力的冲量大小为
B. 该过程中物块的最大动量为
C. 该过程中地面对物块的支持力的冲量大小为
D. 该过程中地面对物块的摩擦力的冲量大小为
5.一个质量为的蹦床运动员，从离水平网面高处自由下落，假设网对运动员的作用力与时间的关系如图所示，重力加速度取，不计空气阻力，则( )
A. 运动员与球网作用过程中重力的冲量为零
B. 运动员反弹的高度为
C. 球网对运动员的作用力冲量大小为
D. 与球网作用过程中运动员动量变化量大小为
6.如图甲所示，一个质量为的物体静止在光滑的水平地面上。在与水平方向成角的外力作用下，物块从静止开始沿水平地面做直线运动，的方向不变，大小随时间变化的图像如图乙所示。已知，重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 内外力的冲量大小为
B. 内地面对物体支持力的冲量大小为
C. 末物体的动量大小为
D. 末物体的动量大小为
7.数据表明，若电动车以的速度行驶，在发生事故时，佩戴头盔比不佩戴减少至少的头部受伤，大大减小损伤程度头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间可延长至约，人头部的质量约为，则下列说法正确的是( )
A. 头盔减少了驾驶员头部撞击过程中的动量变化量
B. 头盔减少了驾驶员头部撞击过程中动能变化量
C. 头盔增大了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
D. 发生碰撞，电动车在极短时间内停下，则头部受到的撞击力约为
8.如图为雀尾螳螂虾，它的“铁拳”可由静止状态下在内以接近的速度挥出，出拳冲击力度高达。若“铁拳”挥出过程中，不考虑其他力的作用，则下列估算正确的是( )
A. “铁拳”的质量约为
B. “铁拳”的加速度大约为
C. “铁拳”的动量约增大了
D. “铁拳”所受合力的冲量大约为
9.如图所示，在离地面高为处将质量为的小球以初速度水平抛出，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 落地前瞬间，小球的动量大小为
B. 从抛出到落地，小球所受重力的冲量大小为
C. 从抛出到落地，小球动量的变化量方向竖直向上
D. 从抛出到落地，小球动量的变化量大小为
10.高空坠物危害极大，如图为高空坠物的公益广告，形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小刚同学用下面的实例来检验广告的科学性：设一个的鸡蛋从米的窗户自由落下，鸡蛋与地面撞击时间约为，不计空气阻力，取，规定竖直向下为正方向。则下列说法正确的是( )
A. 鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为
B. 该鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为
C. 与地面撞击过程，鸡蛋的动量改变量为
D. 鸡蛋下落过程从开始下落到与地面刚好接触的过程重力的冲量为
11.如图所示，质量为的蹦床运动员从一定高处自由下落，着网速率为，以速率为沿竖直方向离开蹦床．已知运动员与网接触的时间为，则( )
A. 从开始下落到蹦回到最高点的过程中，人的机械能守恒
B. 从开始下落到蹦回到最高点的过程中，人重力的冲量一直增大
C. 人与网接触的时间内动量的变化量为
D. 网对人的平均作用力大小为
12.如图甲所示，一名质量为的消防员在演习训练中，沿着竖直固定钢管往下滑．图乙所示的速度时间图像记录了他两次从同一位置下滑的运动情况．则消防员在
A. 过程，两次下滑的高度相同
B. 过程，克服摩擦力做功相等
C. 过程，所受摩擦力的冲量相等
D. 过程所受摩擦力的冲量大小均为
13.篮球运动在学校普遍受到学生的喜爱，为了检验一篮球的弹性性能，某同学让它从高处自由下落，能够自由弹跳到高度处。篮球和地面接触的时间，不考虑篮球在运动中的转动和所受的空气阻力，篮球的质量为，当地重力加速度取。若取向上为正方向，则( )
A. 篮球在下落过程中，合力的冲量为
B. 篮球与地面碰撞后瞬间的速度大小为
C. 篮球在与地面碰撞过程中，动量改变量为
D. 篮球受到地面的平均冲击力大小为
14.垫球是排球运动中通过手臂的迎击动作，使来球从垫击面上反弹出去的一项击球技术．若某次从垫击面上反弹出去竖直向上运动的排球，之后又落回到原位置，设整个运动过程中排球所受阻力大小不变，则下列说法正确的是( )
A. 球从击出到落回的时间内，重力的冲量为零
B. 球从击出到最高点的时间大于从最高点落回击出点的时间
C. 球上升阶段动量的变化量等于下降阶段动量的变化量
D. 球上升阶段动量的变化率大于下降阶段动量的变化率
15.水车是我国古代劳动人民发明的一种动力机械，其工作原理如图。滚轮半径为，滚轮外表面刚好与水面相切，水平水渠离水面的竖直高度为，水渠中水流的横截面积为，水流垂直打在与竖直平面夹角为的滚轮叶片上叶片的面积略大于水柱面积，叶片的径向尺寸相对于滚轮半径可忽略，水流冲击叶片后，垂直叶片方向上水的速度在极短时间内变为零忽略滚轮转动速度，并朝四周散去。忽略空气阻力，水渠内水的流速恒定。已知水的密度为，重力加速度大小取，。则( )
A. 水流刚流出水渠时的速度为
B. 单位时间内撞到叶片的水流体积为
C. 空中水的质量为
D. 水流对叶片的冲击力
二、多项选择题
16.现如今的街头“老头乐”品牌层出不穷，给老年人带来了方便的同时，也存在着大量的交通安全问题，例如许多廉价的电动车无气囊，在电动车事故中，气囊可防止的头部受伤，大大减小损伤程度。设气囊的缓冲层与头部的撞击时间延长至以上，人头部的质量约为，则下列说法正确的是( )
A. 气囊减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B. 气囊减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C. 事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量相同
D. 若事故中头部以的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最多为
17.如图，动物园熊猫馆中有一个长，倾角为的坡道，坡道底端有一垂直于地面的防护板一个质量的熊猫从坡道顶端由静止滑下，熊猫与防护板的碰撞时间，熊猫与防护板碰撞后不反弹，忽略熊猫的大小和坡道的摩擦力，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. 熊猫从开始下滑到碰到防护板所用的时间为
B. 熊猫碰到防护板前瞬间的动量大小为
C. 熊猫受到防护板对它的平均作用力大小为
D. 熊猫与防护板碰撞过程中重力的冲量大小为
18.年月日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得金银的优异成绩。若一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力随时间的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。设运动过程中不计空气阻力，重力加速度取。关于运动员在至时间内，下列说法正确的是( )
A. 蹦床运动员在时动量最大
B. 至时间内，重力对运动员的冲量大小为
C. 至时间内，蹦床对运动员的冲量大小为
D. 至时间内，运动员的动量变化量大小为
19.如图甲所示，两个质量相同的钢球从两装置正上方同一高度同时释放，分别与两装置底部发生碰撞，碰后两球沿竖直方向反弹且速度相同。左边装置底部为钢板，右边装置底部为泡沫，用压力传感器同时测出力随时间变化的曲线和曲线，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 两小球到达底部时，动量相同
B. 碰撞整个过程中，由于时间不同，故两小球所受合力的冲量不相同
C. 曲线代表右边装置碰撞情况，曲线代表左边装置碰撞情况
D. 曲线与时间轴围成的面积小于曲线与时间轴围成的面积
20.如图所示是位于我国平潭外海的风力发电机。某时间段内该地区的风速是，风向恰好与叶片转动的圆面垂直，叶片转动时有效受风面积为且气流经过叶片后速度变为原来的。已知空气密度为，下列选项正确的是( )
A. 单位时间内冲击叶片的气流体积为
B. 单位时间内单位面积上冲击叶片的气流动能为
C. 叶片受到的平均冲击力大小为
D. 叶片受到的平均冲击力大小为
三、计算题
21.有一种“非牛顿流体”，人站在上面不动会沉下去，而人在上面不断跳跃就不会沉下去。现通过观测小朋友的跳跃来研究这种“非牛顿流体”的特性，让小朋友有节奏的在该流体表面跳跃，每一次跳的高度都近似相同，测量记录了以下数据：从某次刚离开流体表面开始计时，完成次跳跃后刚落到流体表面停止计时，共用；每一次离开流体表面上升的最大高度为；小孩的体重为；重力加速度为。不考虑人身体形态的变化，人在空中时只考虑重力的影响。求
小朋友每次跳跃，脚掌和流体表面作用的时间约为多少；
小朋友每次脚掌与流体表面作用的平均作用力约为多少。
22.如图所示，质量为的小车在光滑水平面上以速度向右运动，一人背靠竖直墙壁为避免小车撞向自己，拿起水枪以的水平速度将一股水流自右向左射向小车后壁，射到车壁的水全部流入车厢内，忽略空气阻力，已知水枪的水流流量恒为单位时间内流过横截面的水流体积，水的密度为。求：
经多长时间可使小车速度减为零；
小车速度减为零之后，此人继续持水枪冲击小车，若要维持小车速度为零，需提供多大的水平作用力。
23.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。
水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优势。某型号水刀工作过程中，将水从面积的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水，水的密度为
求从喷嘴喷出水的流度的大小
高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为，求水对材料表面的压强约为多大。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、由动量定理可知，乒乓球的动量变化量等于合外力的冲量，则乒乓球的动量变化量除了与力的大小方向有关，还与力的作用时间有关，选项A错误
B、动量是矢量，既有大小又有方向，当球拍以原速率反向击出的过程，乒乓球的速率不变，但是方向发生了改变，因此乒乓球的动量发生了改变，选项B错误
、用球拍打击球时，球拍对乒乓球的力与乒乓球对球拍的力是一对相互作用力，大小相等、作用时间相同、冲量大小相等，选项C错误、D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】A.运动一周的过程中，速度大小不变，方向时刻发生变化，所以动量大小不变，方向时刻发生变化，故A错误；
B.运动一周的过程中，支持力作用一个周期，故冲量不为零，故B错误；
运动半周的过程中，末动量方向刚好与初动量方向相反，设末动量方向为正，根据动量定理可得，可知合外力的冲量大小为，故C正确，D错误。
3.【答案】
【解析】解：根据机械能守恒可得，与蹦床刚接触时，解得方向竖直向下，
离开蹦床时则有，解得方向竖直向上，
取竖直向下为正方向，则动量变化量为，A错误
B.根据动量定理可知，可得由于自由下落运动员只受重力的作用，
故下落过程动量对时间的变化率为， B错误
C.由动量定理可得解得，C正确
D.运动员对蹦床的冲量与蹦床对运动员的冲量大小相等，方向相反， D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】A.由冲量的概念可知，恒力的冲量，故A错误；
B.对物体受力分析，将拉力进行分解，水平方向，竖直方向，由于，所以物体没有脱离水平面，则在水平方向上有，在竖直方向上，联立可得，
所以物体的最大速度为，物块的最大动量为，故B正确；
C.撤去恒力前，地面对物块的支持力的冲量大小为，
撤去恒力后，物块的加速度大小为，解得，物块减速运动的时间为，
撤去恒力后，地面对物块的支持力的冲量大小为，该过程中地面对物块的支持力的冲量大小为，故C错误；
D.根据上述分析可知，撤去恒力前，地面对物块的摩擦力的冲量大小为，
撤去恒力后，地面对物块的摩擦力的冲量大小为，
则该过程中地面对物块的摩擦力的冲量大小为，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A、运动员与球网作用时间不为零，则重力的冲量不为零，故A错误；
B、运动员落到蹦床的速度，方向向下，
图像围成的面积表示的冲量，分析运动员与球网作用过程，以竖直向上为正方向，根据动量定理，
解得运动员离开蹦床时的速度为，则反弹的高度为，故B错误；
C、球网对运动员的作用力冲量大小为，故C正确；
D、与球网作用过程中运动员动量变化量大小为，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】A.内外力的冲量大小为，故A错误
B.物体受力分析如图所示

内地面对物体的支持力，
内地面对物体的支持力，
内地面对物体的支持力的冲量大小为，故B正确
C.由受力分析可知水平方向有，
由动量定理可知末物体的动量为，故C错误
D.末物体的动量为，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，即。在碰撞过程中，无论是否佩戴头盔驾驶员头部的初速度和末速度都是确定的最终都会停止运动，头部质量也不变，由为头部质量，为速度变化量可知，动量变化量是固定的，头盔不会减少驾驶员头部撞击过程中的动量变化量，选项错误。
B.根据动能定理，合外力做的功等于动能的变化量，即。在碰撞过程中，头盔只是延长了碰撞时间，并没有改变头部的初末速度，由可知，动能变化量是固定的，头盔不会减少驾驶员头部撞击过程中的动能变化量，选项错误。
C.动量变化率就是合外力，头盔内部的缓冲层延长了撞击时间，
根据，在动量变化量不变的情况下，时间延长，动量变化率减小，选项错误。
D.发生碰撞电动车在极短时间内停下，可认为头部的末速度为，初速度，头部质量，碰撞时间。
根据动量定理取初速度方向为正方向，则，
负号表示力的方向与初速度方向相反，所以头部受到的撞击力约为，选项正确。
8.【答案】
【解析】D.“铁拳”在挥出过程中所受合力的冲量
故D错误；
C.由动量定理得挥出过程中“铁拳”的动量增加量
故C正确；
A.“铁拳”的质量约为
故A错误；
B.“铁拳”的加速度约为
故B错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】A.根据动能定理有可得，小球的动量大小为，故A错误；
B.根据运动学公式，重力的冲量大小为，故B错误；
根据动量定理有，则小球动量的变化量方向竖直向下，其大小为，故C错误，D正确。
10.【答案】
【解析】A、自由下落时间为：，落地速度，
鸡蛋刚与地面接触时重力的功率，A错误；
C、与地面撞击过程，鸡蛋的动量改变量为，C错误；
D、下落过程重力的冲量，D错误；
B、根据动量定理：，代入数据解得：，由牛顿第三定律知鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为，B正确。
11.【答案】
【解析】A.人与网面接触的过程中，网面对人做了功，人的机械能不守恒，A错误；
B.从开始下落到蹦回到最高点的过程中，时间一直在延伸，由可知 人重力的冲量一直增大，B正确；
C.设向下为正方向，人与网接触的时间内动量的变化量C错误，
D.根据得 D错误。
12.【答案】
【解析】A.由题图乙，根据图形的对称性可知两图线的其中一个交点的横坐标为，根据图像与坐标轴所围面积表示位移可知过程中，消防员第一次下滑的高度比第二次下滑的高度大，故 A错误；
B.过程中，设消防员两次下滑的高度分别为， ，克服摩擦力做功分别为 、 ，根据前面分析可知消防员两次下滑在时刻的速度大小相同，根据动能定理有 ， ，因为 ，所以 ，故B错误；
C.过程中，两次下滑过程中消防员的重力相同，作用时间相同，所以重力的冲量 相同，根据动量定理有 ，
由于两次时刻相同，所以消防员所受摩擦力的冲量 相等，故C正确；
D.过程中，初末速度均为零，动量变化量为零，根据动量定理可知重力与摩擦力的冲量的矢量和为零，重力的冲量大小为，则摩擦力的冲量大小也为，故D错误。
13.【答案】
【解析】A.篮球在下落过程中，根据
解得下落时间为
篮球在下落过程中，合力的冲量为
故A错误；
B.设篮球与地面碰撞后瞬间的速度大小为 ，根据
可得
故B错误；
C.篮球与地面碰撞前瞬间的速度大小为
则篮球在与地面碰撞过程中，动量改变量为
故C错误；
D.篮球在与地面碰撞过程中，根据动量定理可得
解得篮球受到地面的平均冲击力大小为
故D正确。
故选D。
14.【答案】
【解析】A、整个过程中，重力不为零，作用时间不为零，根据可知，重力冲量不为零，故A错误
B、由于整个过程中，阻力都做负功，所以上升阶段的平均速度大于下降阶段的平均速度，即上升过程所用时间比下降过程所用时间少，故 B错误；
C、设上升过程的初速度为，下降过程的末速度为，因为从上升到回到原位置，阻力一直做负功，重力做功为零，所以有，而在最高点速度为零，所以上升过程的动量变化量大小为，下降过程的动量变化量为，，故球上升阶段动量的变化量不等于下降阶段动量的变化量，故C错误；
D、根据动量定理，，所以动量的变化率，上升时合力为重力加阻力，下降时合力为重力减阻力，故上升时合外力大小比下降时合外力大，故球上升阶段动量的变化率大于下降阶段动量的变化率，故D正确。
15.【答案】
【解析】A.将水流视为平抛运动，由，，得，故A错误。
B.单位时间内撞到叶片的水流体积，故B正确。
C.空中水的质量，水流下落时间，得，故C错误。
D.取极短时间和叶片作用的水质量为，水流冲击叶片的速度为，
由动量定理，得，故 D错误。
16.【答案】
【解析】、根据动量定理，可得，由于气囊的缓冲与头部的撞击时间延长了，从而减小了对头部的作用力，也即减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率，但驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量并未改变，故A正确，B错误
C、事故中气囊对头部的作用力与头部对气囊的作用力大小相等，方向相反，且作用时间相等，所以，可知事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量大小相等，方向相反，故C错误
D、由题意，若事故中头部以的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力大小最多为，故D正确。
故选AD。
17.【答案】
【解析】由牛顿第二定律知，熊猫沿坡道下滑到坡底过程的加速度大小，
由，解得熊猫滚到坡底所用的时间，
则熊猫到达坡底时的速度大小，
此时熊猫的动量，
熊猫与防护板碰撞过程，受到重力、支持力和防护板对熊猫的作用力，则此过程重力、支持力和防护板对熊猫都有冲量，由动量定理：，解得熊猫受到防护板对它的平均作用力大小，熊猫与防护板碰撞过程中重力的冲量大小为，故AC正确，BD错误。
18.【答案】
【解析】A、蹦床运动员受到的合力为零时，速度最大，动量最大，时，运动员恰好离开蹦床，只受重力，合力不是零，此时动量不是最大，故A错误；
B、根据题图可知运动员重力，至时间内，重力对运动员的冲量大小为，故B正确；
C、，蹦床的弹力为零，说明运动员在空中做竖直上抛运动，则离开蹦床的速度为，
运动员在最低点，运动员恰好离开蹦床，根据动量定理，
解得蹦床对运动员的冲量大小，故C正确；
D、至时间内，运动员的动量变化量大小等于重力的冲量大小，为，故D正确。
故选BCD。
19.【答案】
【解析】A.由图甲可知，两球下落高度相同，由 可知
则两球到达底部时的速度相同，由于两球质量相同，所以两小球到达底部时，动量相同，故A正确；
B.由题意可知，两球与装置底部碰撞后反弹的速度相同，根据两球碰撞前的速度也相同，则两球碰撞过程中动量变化相同，由动量定理可知，碰撞整个过程中，甲乙小球所受合力的冲量相同，故B错误；
C.甲装置底部为钢板，乙装置底部为泡沫，则与甲装置底部碰撞过程作用时间较小，作力较大，故C错误；
D.由于两球碰撞过程中动量变化量相同，故合力的冲量相同，曲线对应的时间短，重力的冲量小，则弹力的冲量也小，图像所围面积表示弹力冲量，所以曲线与时间轴围成的面积小于曲线与时间轴围成的面积，故 D正确。
20.【答案】
【解析】A、设时间内气体形成的长度为，
单位时间内冲击叶片的气流体积为，故A正确；
B、单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为，
单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为，故B错误
规定风的方向为正方向，对时间内形成的气流由动量定理，
代入数据解得，
由牛顿第三定律，叶片受到的平均冲击力大小为，故C错误，D正确．
故选AD．
21. 【解析】：由每次上升得高度，，可得，
每一次跳跃在空中得时间为，每次起跳和落下时的速度为
空中时间共，与流体表面接触次，每次时间
每次与流体表面作用，动量定理：，得。
22.【解析】取水平向右为正方向，
由于水平面光滑，经时间，流入车内的水的质量为，
对车和水流，在水平方向没有外力，系统动量守恒，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：
代入数据由解得：；
设时间内，水的体积为，质量为，则；
设小车队水流的水平作用力为，根据动量定理得：
代入数据由解得：；
根据牛顿第三定律，水流对小车的平均作用力为：，由于小车匀速，根据平衡条件：；
答：经的时间可使小车速度减为零；
小车速度减为零之后，此人继续持水枪冲击小车，若要维持小车速度为零，需提供多大的水平作用力为。
23.【答案】解：一分钟喷出的水的质量为：
所以水的流速：
代入数据得：
选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象，以从细喷嘴高速喷出时的速度方向为正方向，
由动量定理得：
其中：
解得：
根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力：
则根据压强公式：
解得：
答：从喷嘴喷出水的流度的大小为；
水对材料表面的压强约为。
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