高中物理人教版选修3-5 同步测试题 第十六章 第2节动量和动量定理 Word版含解析

1．(对动量的理解)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．物体的动量改变，一定是速度大小改变
B．物体的动量改变，一定是速度方向改变
C．物体的运动状态改变，其动量一定改变
D．物体的速度方向改变，其动量一定改变
答案　CD
解析　动量是矢量，动量的改变可能是大小改变，也可能是方向改变，故A、B错误；运动状态是用速度来描述的，运动状态改变时速度一定改变，只要速度改变，不论是大小还是方向改变，动量都发生变化，故C、D正确。
2．(对动量的理解)(多选)关于动量的概念，下列说法中正确的是(　　)
A．动量大的物体惯性一定大
B．动量大的物体一定运动得快
C．动量相同的物体运动方向一定相同
D．动量相同的物体速度小的惯性大
答案　CD
解析　惯性的大小只和物体的质量有关，根据p＝mv可知动量大的物体，质量不一定大，所以惯性也不一定大；同理，动量大的物体，速度不一定大，即不一定运动得快，A、B错误；动量是矢量，物体的动量相同，运动方向一定相同，C正确；动量相同的情况下，速度越小，质量越大，故动量相同的物体速度小的惯性大，D正确。
3．(动能与动量间的关系)两个具有相等动量的物体A、B，质量分别为m1和m2，且m1＞m2，则(　　)
A．B动能较大 B．A动能较大
C．两物体动能相等 D．无法判断
答案　A
解析　物体动能与动量间的关系为Ek＝，两个具有相等动量的物体A、B，质量分别为m1和m2，且m1＞m2，则EkA4．(对冲量的理解)对于力的冲量的说法，正确的是(　　)
A．作用在物体上的力越大，力的冲量就越大
B．作用在物体上的力越大，力的冲量不一定大
C．力F1与作用时间t1的乘积F1t1等于F2与作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同
D．静置于地面的物体受水平推力F的作用，经时间t仍静止，则此推力的冲量为零
答案　B
解析　由冲量公式I＝Ft，可知作用在物体上的力大，作用时间不确定，故冲量不一定大，A错误，B正确；冲量是矢量，F1与作用时间t1的乘积F1t1等于F2与作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量大小相等，但方向不一定相同，所以冲量不一定相同，C错误；静置于地面的物体受水平推力F的作用，经时间t仍静止，则此推力的冲量为Ft，与物体的速度无关，D错误。
5．(冲量的理解与计算)某质量为m的物体在推力F的作用下没有运动，经时间t后(　　)

A．推力的冲量为零
B．推力的冲量为Ftcosθ
C．合力的冲量为Ft
D．重力的冲量为mgt
答案　D
解析　根据冲量的公式，在时间t内推力的冲量I1＝Ft，重力的冲量I2＝mgt，A、B错误，D正确；物体静止，合外力为零，则合力的冲量I3＝0，C错误。
6．(动量定理的理解)如果物体在任何相等的时间内受到的冲量都相同，则此物体的运动(　　)
A．是匀速运动
B．可能是匀变速曲线运动
C．不是匀变速直线运动
D．可能是匀速圆周运动
答案　B
解析　根据冲量I＝Ft，在任何相等时间t内冲量I相同，说明作用在物体上的力F是恒力，因此物体做匀变速运动，其中包括匀变速直线运动和匀变速曲线运动，B正确，A、C错误。物体做匀速圆周运动时，所受向心力大小恒定，但方向指向圆心，是变力，D错误。
7．(动量定理的应用)(2019·湖北省荆门市期末)质量是90 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，他被悬挂起来。已知安全带长5 m，从开始绷直到拉伸至最长的缓冲时间是1.2 s，取g＝10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为(　　)
A．900 N B．1200 N
C．1650 N D．4500 N
答案　C
解析　工人在安全带绷直前做自由落体运动，设弹性安全带绷直前瞬间，工人速度大小为v，则v＝＝ m/s＝10 m/s。设竖直向下为正方向，从安全带开始绷直到拉伸至最长，根据动量定理得(mg－)·Δt＝0－mv，其中为弹性安全带的平均弹力大小，解得＝1650 N，根据牛顿第三定律，安全带所受的平均冲力大小为1650 N，故C正确。
8．(冲量的计算)一个质量为2 kg的物体静止在水平桌面上，如图1所示，现在对该物体施加一个水平向右的拉力F，拉力F随时间t变化的图象如图2所示，已知物体在第1 s内保持静止状态，第2 s初开始做匀加速直线运动，则前3 s内拉力F的冲量的大小为________。

答案　25 N·s
解析　前3 s内拉力F的冲量的大小为I＝F1t1＋F2t2＝5×1 N·s＋10×2 N·s＝25 N·s。
9．(动量定理的应用)质量是40 kg的铁锤从5 m的高处自由落下，打在一高度可忽略的水泥桩上没有反弹，与水泥桩撞击的时间是0.05 s，不计空气阻力。求：撞击时铁锤对桩的平均冲击力的大小。
答案　8400 N
解析　对自由下落过程，由动能定理得
mgh＝mv2－0，
对撞击过程，设竖直向上为正方向，由动量定理得
(F－mg)t＝0－(－mv)，
联立解得F＝8400 N。
根据牛顿第三定律可知铁锤对桩的平均冲击力的大小为F′＝F＝8400 N。
B组：等级性水平训练
10．(对动量的理解)(多选)关于物体的动量，下列说法中正确的是(　　)
A．动量越大的物体，其惯性也越大
B．同一物体的动量越大，其速度一定越大
C．物体的加速度不变，其动量一定不变
D．运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
答案　BD
解析　惯性大小的唯一量度是物体的质量，根据p＝mv可知物体的动量大，物体的质量可能很小，所以不能说动量越大的物体其惯性就越大，A错误；动量等于物体的质量与物体速度的乘积，即p＝mv，同一物体的动量越大，其速度一定越大，B正确；物体的加速度不变且不为零时，速度是变化的，物体的动量一定变化，C错误；动量等于物体的质量与物体速度的乘积，即p＝mv，动量是矢量，运动物体在任一时刻的动量的方向就是该时刻物体运动的方向，D正确。
11．(冲量的理解与计算)如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，到达斜面底端的过程中，两个物体具有的物理量相同的是(　　)

A．重力的冲量 B．弹力的冲量
C．刚到达底端时的动量 D．以上几个量都不同
答案　D
解析　物体在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝gsinβ，所用时间t＝＝ ＝ ，斜面的夹角不同，故所用时间不同，重力的冲量I1＝mgt不相等，A错误；冲量是矢量，而两物体所受弹力的方向不同，故弹力的冲量不同，B错误；由于到达斜面底端的速度方向不同，所以此时的动量也不相同，C错误；综上所述，D正确。
12．(冲量的理解与计算)(多选)质量为m的物体，在水平面上以加速度a从静止开始运动，所受阻力是f，经过时间t，它的速度为v，在此过程中物体所受合外力的冲量是(　　)
A．ft B．mv
C．mat D．(ma－f)t
答案　BC
解析　由牛顿第二定律可知合外力为F＝ma，所以合外力的冲量为mat；根据动量定理I＝mv－0，则合外力的冲量为I＝mv，故B、C正确。
13．(动量定理的应用)一垒球手水平挥动球棒，迎面打击一以速度5 m/s水平飞来的垒球，垒球随后在离打击点水平距离为30 m的垒球场上落地。设垒球质量为0.18 kg，打击点离地面高度为2.2 m，球棒与垒球的作用时间为0.010 s，重力加速度为9.9 m/s2，求球棒对垒球的平均作用力的大小。
答案　900 N
解析　由题意可知，垒球被击出后做平抛运动，
竖直方向有h＝gt2，水平方向有x＝vt，
联立解得v＝45 m/s。
选取球被击出后的速度方向为正方向，则v0＝－5 m/s，设平均作用力为F，由动量定理得Ft0＝mv－mv0，代入数据解得F＝900 N。
14．(质量连续变动问题)由喷泉中喷出的竖直水柱，把一个质量为M的垃圾筒顶在空中。若水以恒定的速率v0从面积为S的小孔中喷出，射向空中，在冲击垃圾筒底后以原速竖直溅下。将水的密度记为ρ，求垃圾筒在空中停留的高度h。
答案　－2
解析　小孔喷出的水在空中做竖直上抛运动，设水柱射到高度为h处时速度为v，
由运动学公式有：v－v2＝2gh①
每秒钟射到垃圾筒底的水的质量为：Δm＝ρv0S②
设水对垃圾筒底冲击力的反作用力为f′，以Δm的水为研究对象，取竖直向下为正方向，由动量定理有：
f′Δt＝Δmv－(－Δmv)＝2ρv0Sv
由于Δt＝1 s，所以水对垃圾筒底的冲击力为：
f＝f′＝2ρv0Sv③
当垃圾筒停留在空中时，它所受到的合外力为零，故有：
f－Mg＝0④
由①②③④式可解得：h＝－2。