第一周 动量定理的应用 动量守恒定律（含解析）2025-2026学年高中物理选择性必修一周末主题作业
文档属性
| 名称 | 第一周 动量定理的应用 动量守恒定律（含解析）2025-2026学年高中物理选择性必修一周末主题作业 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 386.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-06-21 20:58:19 | ||
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文档简介
第一周 动量定理的应用 动量守恒定律
一、单项选择题
1.快递气泡袋是由低密度聚乙烯(LDPE)加工而成的一种透明软包装袋,主要用于快递行业小体积、易碎、易损坏、精密货品的包装。将货品装入快递气泡袋的目的是 ( )
A.减小撞击时货品的动能变化量
B.减小撞击时货品的动量变化量
C.减小撞击时货品受到的冲量
D.减小撞击时货品受到的力
2.1998年6月18日,某国产轿车载着两个仿真人在清华大学汽车工程研究所进行整车安全性碰撞实验取得成功,创造了中国汽车工业历史上的里程碑事件——中华第一撞。已知该辆国产汽车的质量为1 000 kg,仿真人的质量一共为100 kg,当汽车以15 m/s的速度向左撞向刚性墙时,撞击时间为0.1秒,撞击时,安全气囊也同时弹开,仿真人与安全气囊的接触时间为10秒。则下列说法正确的是 ( )
A.刚性墙对车的冲量方向向左
B.刚性墙对汽车的平均作用力约为1.65×105 N
C.安全气囊对仿真人的平均作用力约为1.5×103 N
D.刚性墙对车的合力的冲量为0
3.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度—时间图像如图所示。则物体在前10 s内和后10 s内所受合力的冲量分别是 ( )
A.10 N·s,10 N·s B.10 N·s,-10 N·s
C.0,10 N·s D.0,-10 N·s
4.起跳摸高是学生常进行的一项运动,一质量为80 kg的同学用力蹬地且举臂起跳,在刚要离地时其手指距地面的高度为2.10 m;离地后身体形状近似不变,手指摸到的最大高度为2.55 m。若从蹬地到离开地面的时间为0.2 s,不计空气阻力,起跳过程中该同学对地面的平均压力大小约为(g取10 m/s2) ( )
A.1 450 N B.1 500 N
C.2 000 N D.1 600 N
5.高压水流切割器又称“水刀”,它将水以极高的速度垂直喷射到材料表面进行切割作业。如图所示,某型号“水刀”对被切割物体的压强可以达到1.2×108 Pa。假设“水刀”喷嘴喷出的水打到材料表面后速度立即减为零,已知水的密度为1.0×103 kg/m3,则高压水流的速度约为 ( )
小题映照大高考(由T5拓展高考对流体压强的考查)
A.250 m/s B.300 m/s
C.350 m/s D.400 m/s
6.某消防员从一平台上跳下,下落1 s后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.2 s,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为 ( )
A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的6倍
C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍
二、多项选择题
7.如图所示,水平飞向球棒的垒球被击打后,动量变化量为12.6 kg·m/s,则 ( )
A.球的动能可能不变
B.球的动量大小一定增加12.6 kg·m/s
C.球受到棒的冲量方向可能与球被击打前的速度方向相同
D.球对棒的作用力与棒对球的作用力大小一定相等
8.如图所示,光滑水平地面上,小物块在互相垂直的两水平恒力F1和F2的共同作用下由静止开始运动,已知两力大小之比F1∶F2=1∶2,开始运动后的一段时间有 ( )
A.F1与F2的冲量大小之比为1∶2
B.F1与F2的冲量大小之比为1∶4
C.F1与F2的平均功率之比为1∶2
D.F1与F2的平均功率之比为1∶4
9.2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,下列奥运比赛项目中关于物理学中的守恒,说法正确的是 ( )
A.短道速滑接力赛时,交棒运动员以双手推动接棒运动员的臀部来完成交替动作,若不考虑冰面阻力,则在交接过程中两名运动员组成的系统机械能不守恒、动量守恒
B.在篮球比赛的传接篮球的过程中,两位运动员和篮球构成的系统机械能不守恒、动量守恒
C.蹦床运动中,运动员与蹦床分离后在空中运动的过程,若不计空气阻力,运动员的机械能守恒、动量不守恒
D.在飞碟射击运动中,子弹击中飞碟的过程,子弹与飞碟系统机械能守恒、动量守恒
10.如图所示为快速击打羽毛球时将固定的西瓜打爆的情境,假设羽毛球的质量为5 g,初速度为270 km/h,与西瓜接触的时间为0.01 s,之后羽毛球速度减为0,忽略空气阻力的影响,重力加速度g=10 m/s2,则关于该羽毛球击打西瓜过程,下列说法正确的是 ( )
A.羽毛球对西瓜的作用力大小约为37.5 N
B.若以羽毛球与西瓜为系统,则系统的动量守恒
C.羽毛球接触西瓜时的初动量大小为1 350 kg·m/s
D.羽毛球与西瓜相互作用的过程,羽毛球动量变化量的方向与初速度方向相反
三、解答题
11.(10分)我国短道速滑队曾多次在国际大赛上摘金夺银,为祖国赢得荣誉。如图所示,在某次3 000 m接力赛练习中,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙的速度大小为12 m/s,甲的速度大小为10 m/s,此时乙沿水平方向猛推甲一把,使甲以13 m/s的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,已知甲、乙运动员的质量均为60 kg,乙推甲的时间为0.8 s,在乙推甲的过程中,求:
(1)乙对甲的平均作用力大小;(5分)
(2)乙推甲后瞬间乙的速度。(5分)
12.(12分)物理课上,老师邀请一位同学共同为大家演示了一个有趣的实验。如图所示,该同学托举着一块质量为M的砖块,老师用小铁锤以大小为v1的速度向下击打(击打时间极短)砖块,击打后小铁锤以大小为v1的速度弹回,已知小铁锤质量为m,砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t,重力加速度为g。求:
(1)在击打过程中,铁锤所受冲量I;(5分)
(2)砖块缓冲过程中对手的压力F的大小。(7分)
第一周
1．选D 快递气泡袋起到缓冲作用，通过延长作用时间，减小撞击时货品受到的力，不会改变货品动量的变化量以及动能变化量，即不会改变货品受到的冲量。故选D。
2．选B 汽车向左撞向刚性墙，则刚性墙对汽车的作用力向右，故刚性墙对汽车的冲量方向向右，故A错误；取向左为正方向，对汽车和仿真人组成的整体分析，根据动量定理有－Ft＝0－m总v0，代入数据解得F＝1.65×105 N，故B正确；对仿真人进行分析，根据动量定理有－F′t′＝0－m人v0，代入数据解得F′＝1.5×102 N，故C错误；根据动量定理，可得刚性墙对汽车的合力的冲量为I＝0－m总v0＝－1.65×104 N·s，故D错误。
3．选D 由题图可知，在前10 s内物体的初、末状态的动量相同，p1＝p2＝5 kg·m/s，由动量定理知I1＝0；在后10 s内物体的末动量p3＝－5 kg·m/s，I2＝p3－p2＝－10 N·s，故选D。
4．选C 取向上为正方向，跳起后该同学重心升高的高度为h＝(2.55－2.10)m＝0.45 m，由v2＝2gh，可知该同学跳起时的速度大小为v＝3 m/s，根据动量定理得t－mgt＝mv，解得起跳过程中地面对该同学的平均支持力大小约为＝2 000 N，根据牛顿第三定律，起跳过程中该同学对地面的平均压力大小约为2 000 N。故选C。
5．选C 由动量定理得FΔt＝ρSvΔtv，“水刀”对被切割物体的压强为p＝，联立解得v＝200 m/s≈350 m/s，故选C。
6．选B 消防员下落t1＝1 s后双脚触地时的速度为v1＝gt1，方向向下；着地后他使自身重心下降0.2 s后站定，即v2＝0，设向下为正方向，则着地过程中消防员动量的变化量为Δp＝0－mv1＝－mv1，设该过程中地面对他双脚的平均作用力为，由动量定理得(mg－)t2＝Δp＝－mv1，其中t2＝0.2 s，则＝mg＋＝mg＋5mg＝6mg，故B正确。
7．选AD 球被击打后，可能以被击打前等大的速度反向飞出，球的动能可能不变，动量的大小可能不变，动量大小的增量可能为0，故A正确，B错误；球受到棒的冲量方向与棒对球的作用力方向相同，与球被击打前的速度方向相反，故C错误；球对棒的作用力与棒对球的作用力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D正确。
8．选AD 由于两力作用时间相同，所以F1与F2的冲量大小之比等于两力的大小之比，即为1∶2，故A正确，B错误；设F1与物块运动方向夹角为θ，物块位移大小为x，则F1做的功为W1＝F1xcos θ，F2做的功为W2＝F2xsin θ，则W1∶W2＝＝＝＝1∶4，由于两力的作用时间相同，根据＝，可知F1与F2的平均功率之比为1∶4，故C错误，D正确。
9．选AC 两运动员在交接过程中，系统内力做正功，机械能增加，交接过程中系统所受外力的合力为0，系统动量守恒，故A正确；传接篮球的过程，系统内力做功，机械能不守恒，由于地面摩擦力的作用，系统所受外力的合力不为0，两运动员和篮球构成的系统动量不守恒，故B错误；运动员与蹦床分离后在空中运动的过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，但合力不为0，动量不守恒，故C正确；子弹击中飞碟的过程，有内能产生，机械能不守恒，系统所受合力为0，动量守恒，故D错误。
10．选AD 若以羽毛球与西瓜为系统，系统的初动量不为0，末动量为0，系统的动量不守恒，故B错误；取羽毛球初速度方向为正方向，羽毛球接触西瓜时的初动量大小为p＝mv＝5×10－3 kg× m/s＝0.375 kg·m/s，故C错误；羽毛球与西瓜相互作用的过程，羽毛球的动量变化量为Δp＝0－p＝－0.375 kg·m/s，负号表示羽毛球动量变化量的方向与羽毛球初速度方向相反，故D正确；根据动量定理可得－FΔt＝0－p，解得西瓜对羽毛球的作用力大小为F＝＝37.5 N，根据牛顿第三定律知，羽毛球对西瓜的作用力大小为37.5 N，故A正确。
11．解析：(1)取甲运动员初始运动方向为正方向，乙推甲的过程中，对甲运动员，由动量定理有Ft＝mv甲2－mv甲1
解得F＝225 N。
(2)取甲运动员初始运动方向为正方向，乙推甲的过程中，两者所组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有mv乙1＋mv甲1＝mv乙2＋mv甲2
解得v乙2＝9 m/s
方向与甲运动员初始运动方向相同。
答案：(1)225 N (2)9 m/s，方向与甲运动员初始运动方向相同
12．解析：(1)根据题意，规定向下为正方向，由动量定理有I＝－m－mv1＝－mv1
即铁锤所受冲量大小为mv1，方向向上。
(2)根据题意可知，铁锤与砖块碰撞过程时间极短，系统动量守恒，规定向下为正方向，
则有mv1＝－m＋Mv2
缓冲过程，对砖块应用动量定理有
t＝0－Mv2
联立解得手对砖块的支持力大小为F′＝Mg＋
由牛顿第三定律可知砖块对手的压力大小为
F＝F′＝Mg＋。
答案：(1)mv1，方向向上 (2)Mg＋
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一、单项选择题
1.快递气泡袋是由低密度聚乙烯(LDPE)加工而成的一种透明软包装袋,主要用于快递行业小体积、易碎、易损坏、精密货品的包装。将货品装入快递气泡袋的目的是 ( )
A.减小撞击时货品的动能变化量
B.减小撞击时货品的动量变化量
C.减小撞击时货品受到的冲量
D.减小撞击时货品受到的力
2.1998年6月18日,某国产轿车载着两个仿真人在清华大学汽车工程研究所进行整车安全性碰撞实验取得成功,创造了中国汽车工业历史上的里程碑事件——中华第一撞。已知该辆国产汽车的质量为1 000 kg,仿真人的质量一共为100 kg,当汽车以15 m/s的速度向左撞向刚性墙时,撞击时间为0.1秒,撞击时,安全气囊也同时弹开,仿真人与安全气囊的接触时间为10秒。则下列说法正确的是 ( )
A.刚性墙对车的冲量方向向左
B.刚性墙对汽车的平均作用力约为1.65×105 N
C.安全气囊对仿真人的平均作用力约为1.5×103 N
D.刚性墙对车的合力的冲量为0
3.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度—时间图像如图所示。则物体在前10 s内和后10 s内所受合力的冲量分别是 ( )
A.10 N·s,10 N·s B.10 N·s,-10 N·s
C.0,10 N·s D.0,-10 N·s
4.起跳摸高是学生常进行的一项运动,一质量为80 kg的同学用力蹬地且举臂起跳,在刚要离地时其手指距地面的高度为2.10 m;离地后身体形状近似不变,手指摸到的最大高度为2.55 m。若从蹬地到离开地面的时间为0.2 s,不计空气阻力,起跳过程中该同学对地面的平均压力大小约为(g取10 m/s2) ( )
A.1 450 N B.1 500 N
C.2 000 N D.1 600 N
5.高压水流切割器又称“水刀”,它将水以极高的速度垂直喷射到材料表面进行切割作业。如图所示,某型号“水刀”对被切割物体的压强可以达到1.2×108 Pa。假设“水刀”喷嘴喷出的水打到材料表面后速度立即减为零,已知水的密度为1.0×103 kg/m3,则高压水流的速度约为 ( )
小题映照大高考(由T5拓展高考对流体压强的考查)
A.250 m/s B.300 m/s
C.350 m/s D.400 m/s
6.某消防员从一平台上跳下,下落1 s后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.2 s,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为 ( )
A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的6倍
C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍
二、多项选择题
7.如图所示,水平飞向球棒的垒球被击打后,动量变化量为12.6 kg·m/s,则 ( )
A.球的动能可能不变
B.球的动量大小一定增加12.6 kg·m/s
C.球受到棒的冲量方向可能与球被击打前的速度方向相同
D.球对棒的作用力与棒对球的作用力大小一定相等
8.如图所示,光滑水平地面上,小物块在互相垂直的两水平恒力F1和F2的共同作用下由静止开始运动,已知两力大小之比F1∶F2=1∶2,开始运动后的一段时间有 ( )
A.F1与F2的冲量大小之比为1∶2
B.F1与F2的冲量大小之比为1∶4
C.F1与F2的平均功率之比为1∶2
D.F1与F2的平均功率之比为1∶4
9.2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,下列奥运比赛项目中关于物理学中的守恒,说法正确的是 ( )
A.短道速滑接力赛时,交棒运动员以双手推动接棒运动员的臀部来完成交替动作,若不考虑冰面阻力,则在交接过程中两名运动员组成的系统机械能不守恒、动量守恒
B.在篮球比赛的传接篮球的过程中,两位运动员和篮球构成的系统机械能不守恒、动量守恒
C.蹦床运动中,运动员与蹦床分离后在空中运动的过程,若不计空气阻力,运动员的机械能守恒、动量不守恒
D.在飞碟射击运动中,子弹击中飞碟的过程,子弹与飞碟系统机械能守恒、动量守恒
10.如图所示为快速击打羽毛球时将固定的西瓜打爆的情境,假设羽毛球的质量为5 g,初速度为270 km/h,与西瓜接触的时间为0.01 s,之后羽毛球速度减为0,忽略空气阻力的影响,重力加速度g=10 m/s2,则关于该羽毛球击打西瓜过程,下列说法正确的是 ( )
A.羽毛球对西瓜的作用力大小约为37.5 N
B.若以羽毛球与西瓜为系统,则系统的动量守恒
C.羽毛球接触西瓜时的初动量大小为1 350 kg·m/s
D.羽毛球与西瓜相互作用的过程,羽毛球动量变化量的方向与初速度方向相反
三、解答题
11.(10分)我国短道速滑队曾多次在国际大赛上摘金夺银,为祖国赢得荣誉。如图所示,在某次3 000 m接力赛练习中,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙的速度大小为12 m/s,甲的速度大小为10 m/s,此时乙沿水平方向猛推甲一把,使甲以13 m/s的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,已知甲、乙运动员的质量均为60 kg,乙推甲的时间为0.8 s,在乙推甲的过程中,求:
(1)乙对甲的平均作用力大小;(5分)
(2)乙推甲后瞬间乙的速度。(5分)
12.(12分)物理课上,老师邀请一位同学共同为大家演示了一个有趣的实验。如图所示,该同学托举着一块质量为M的砖块,老师用小铁锤以大小为v1的速度向下击打(击打时间极短)砖块,击打后小铁锤以大小为v1的速度弹回,已知小铁锤质量为m,砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t,重力加速度为g。求:
(1)在击打过程中,铁锤所受冲量I;(5分)
(2)砖块缓冲过程中对手的压力F的大小。(7分)
第一周
1．选D 快递气泡袋起到缓冲作用，通过延长作用时间，减小撞击时货品受到的力，不会改变货品动量的变化量以及动能变化量，即不会改变货品受到的冲量。故选D。
2．选B 汽车向左撞向刚性墙，则刚性墙对汽车的作用力向右，故刚性墙对汽车的冲量方向向右，故A错误；取向左为正方向，对汽车和仿真人组成的整体分析，根据动量定理有－Ft＝0－m总v0，代入数据解得F＝1.65×105 N，故B正确；对仿真人进行分析，根据动量定理有－F′t′＝0－m人v0，代入数据解得F′＝1.5×102 N，故C错误；根据动量定理，可得刚性墙对汽车的合力的冲量为I＝0－m总v0＝－1.65×104 N·s，故D错误。
3．选D 由题图可知，在前10 s内物体的初、末状态的动量相同，p1＝p2＝5 kg·m/s，由动量定理知I1＝0；在后10 s内物体的末动量p3＝－5 kg·m/s，I2＝p3－p2＝－10 N·s，故选D。
4．选C 取向上为正方向，跳起后该同学重心升高的高度为h＝(2.55－2.10)m＝0.45 m，由v2＝2gh，可知该同学跳起时的速度大小为v＝3 m/s，根据动量定理得t－mgt＝mv，解得起跳过程中地面对该同学的平均支持力大小约为＝2 000 N，根据牛顿第三定律，起跳过程中该同学对地面的平均压力大小约为2 000 N。故选C。
5．选C 由动量定理得FΔt＝ρSvΔtv，“水刀”对被切割物体的压强为p＝，联立解得v＝200 m/s≈350 m/s，故选C。
6．选B 消防员下落t1＝1 s后双脚触地时的速度为v1＝gt1，方向向下；着地后他使自身重心下降0.2 s后站定，即v2＝0，设向下为正方向，则着地过程中消防员动量的变化量为Δp＝0－mv1＝－mv1，设该过程中地面对他双脚的平均作用力为，由动量定理得(mg－)t2＝Δp＝－mv1，其中t2＝0.2 s，则＝mg＋＝mg＋5mg＝6mg，故B正确。
7．选AD 球被击打后，可能以被击打前等大的速度反向飞出，球的动能可能不变，动量的大小可能不变，动量大小的增量可能为0，故A正确，B错误；球受到棒的冲量方向与棒对球的作用力方向相同，与球被击打前的速度方向相反，故C错误；球对棒的作用力与棒对球的作用力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D正确。
8．选AD 由于两力作用时间相同，所以F1与F2的冲量大小之比等于两力的大小之比，即为1∶2，故A正确，B错误；设F1与物块运动方向夹角为θ，物块位移大小为x，则F1做的功为W1＝F1xcos θ，F2做的功为W2＝F2xsin θ，则W1∶W2＝＝＝＝1∶4，由于两力的作用时间相同，根据＝，可知F1与F2的平均功率之比为1∶4，故C错误，D正确。
9．选AC 两运动员在交接过程中，系统内力做正功，机械能增加，交接过程中系统所受外力的合力为0，系统动量守恒，故A正确；传接篮球的过程，系统内力做功，机械能不守恒，由于地面摩擦力的作用，系统所受外力的合力不为0，两运动员和篮球构成的系统动量不守恒，故B错误；运动员与蹦床分离后在空中运动的过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，但合力不为0，动量不守恒，故C正确；子弹击中飞碟的过程，有内能产生，机械能不守恒，系统所受合力为0，动量守恒，故D错误。
10．选AD 若以羽毛球与西瓜为系统，系统的初动量不为0，末动量为0，系统的动量不守恒，故B错误；取羽毛球初速度方向为正方向，羽毛球接触西瓜时的初动量大小为p＝mv＝5×10－3 kg× m/s＝0.375 kg·m/s，故C错误；羽毛球与西瓜相互作用的过程，羽毛球的动量变化量为Δp＝0－p＝－0.375 kg·m/s，负号表示羽毛球动量变化量的方向与羽毛球初速度方向相反，故D正确；根据动量定理可得－FΔt＝0－p，解得西瓜对羽毛球的作用力大小为F＝＝37.5 N，根据牛顿第三定律知，羽毛球对西瓜的作用力大小为37.5 N，故A正确。
11．解析：(1)取甲运动员初始运动方向为正方向，乙推甲的过程中，对甲运动员，由动量定理有Ft＝mv甲2－mv甲1
解得F＝225 N。
(2)取甲运动员初始运动方向为正方向，乙推甲的过程中，两者所组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有mv乙1＋mv甲1＝mv乙2＋mv甲2
解得v乙2＝9 m/s
方向与甲运动员初始运动方向相同。
答案：(1)225 N (2)9 m/s，方向与甲运动员初始运动方向相同
12．解析：(1)根据题意，规定向下为正方向，由动量定理有I＝－m－mv1＝－mv1
即铁锤所受冲量大小为mv1，方向向上。
(2)根据题意可知，铁锤与砖块碰撞过程时间极短，系统动量守恒，规定向下为正方向，
则有mv1＝－m＋Mv2
缓冲过程，对砖块应用动量定理有
t＝0－Mv2
联立解得手对砖块的支持力大小为F′＝Mg＋
由牛顿第三定律可知砖块对手的压力大小为
F＝F′＝Mg＋。
答案：(1)mv1，方向向上 (2)Mg＋
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