山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：1.1动量定理 学业测评（含解析）

1.1动量定理
1．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。小明同学用下面的实例来检验广告的科学性:设一个50g的鸡蛋从25楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为3m,鸡蛋与地面撞击时间约为2ms。不计空气阻力，则该鸡蛋对地面平均冲击力约为（ ）
A．5000N B．1000N C．500N D．100N
2．质量为的铁锤从高处落下，打在水泥桩上，铁锤与水泥桩撞击的时间是，则撞击过程中，铁锤对桩的平均冲击力大小为（　　）
A． B． C． D．
3．2019年8月11日超强台风“利奇马”登陆青岛，导致部分高层建筑顶部的广告牌损毁。台风“利奇马”登陆时的最大风力为11级，最大风速为30m/s。某高层建筑顶部广告牌的尺寸为：高5m、宽20m，空气密度，空气吹到广告牌上后速度瞬间减为0，则该广告牌受到的最大风力约为（　　）
A．3.9×103N B．1.1×105N C．1.0×104N D．9.0×104N
4．如图所示，物体A和B用轻绳相连后通过轻质弹簧悬挂在天花板上，物体A的质量为m，物体B的质量为M，当连接物体A、B的绳子突然断开后，物体A上升到某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，在这一段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为（ ）
A．mv B． C． D．
5．在距地面高度为h处，同时以大小相等的初速度v0，分别平抛、竖直上抛、竖直下抛出一个质量相等的小球，不计空气阻力，比较它们从抛出到落地过程中动量的增量Δp，正确的是(　　)
A．平抛过程中动量的增量Δp最大
B．竖直下抛过程中动量的增量Δp最大
C．竖直上抛过程中动量的增量Δp最大
D．三者一样大
6．如图所示，横截面积为5 cm2的水柱以10 m/s的速度垂直冲到墙壁上，已知水的密度为1×103 kg/m3，假设水冲到墙上后不反弹而顺墙壁流下，则墙壁所受水柱冲击力为（ ）
A．0.5 N B．5 N
C．50 N D．500 N
7．最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为
A．1.6×102 kg B．1.6×103 kg C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg
8．如图所示，小球从O点开始做平抛运动，p为落地点，为线段Op的中点，轨迹上的m、n点分别与在同一竖直线上和水平线上，则小球（ ）
A．从O到m与从O到n重力做功之比为1：2
B．从O到m与从O到n的水平位移之比为1：2
C．从O到m与从O到n重力冲量之比为1：2
D．经过m、n时，速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1：2
9．对下列几个物理现象的解释，正确的有（　　）
A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻
B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了延缓人落地时与地面作用的时间
C．在水平地面上静止的小车内推车推不动，是因为外力的冲量为零
D．初动量相同的两个物体受相同制动力作用，质量小的先停下来
10．对下列物理现象的解释，正确的是（　　）
A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻
B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量
C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间，减小作用力
D．在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零
11．高空作业须系安全带。如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带刚对人产生作用力前人下落的距离为h（可视为自由落体运动），重力加速度为g，设竖直向上为正方向，则此过程人的动量变化量为______。此后经历时间t安全带达到最大伸长量，若在此过程中安全带作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为_____。
12．一个质量为m，带电量为q的油滴从空中自由下落时间后，进入水平放置的带电极板间，再经过时间速度为零；则电场力是重力的_________倍。
13．用两个大小相同的小球在光滑水平面上的碰撞来验证动量守恒定律．入射小球质量m1＝15g，原来静止的被碰小球质量m2＝10g．由实验测得它们在碰撞前后的x－t图像如图所示，则碰撞前系统总动量p＝__________ kg·m/s，碰撞后被碰小球的x－t图像是图中__________（选填“①”或“②”）所示的图像；假设碰撞作用时间?t＝0.01s，则碰撞时两球间的平均作用力大小为__________N．
14．一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示。一物块以v0＝9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止，g取10m/s2。
(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；
(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；
(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。
15．高空坠物极易对行人造成伤害，若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层楼顶坠下，与地面的撞击时间2毫秒,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为多少？（一层楼高度约为3m， g取10 m/s2）（1秒=1000毫秒）
参考答案
1．B
【解析】
每层楼高约为3m，鸡蛋下落的总高度为
自由下落时间为
与地面的碰撞时间约为
全过程根据动量定理可得
解得冲击力为
故B正确，ACD错误。
故选B。
2．A
【解析】
根据自由落体的运动学公式，可得铁锤碰前的速度为
取向下为正，对铁锤由动量定理得
解得
由牛顿第三定律可得，铁锤对桩的作用力大小
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【解析】
广告牌的面积为
设t时间内吹到广告牌上的空气质量为m，则有
以t时间内吹到广告牌上的空气为研究对象，根据动量定理有
得
代入数据解得
根据牛顿第三定律知该广告牌受到的最大风力为
故B正确，ACD错误。
故选B。
4．D
【解析】
以向上为正方向，在这一段时间里，对物体B由动量定理得
在这一段时间里，对物体A由动量定理得
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．C
【解析】
三个小球中竖直上抛的物体运动时间最长，而竖直下抛的物体运动时间最短，故竖直上抛物体的重力的冲量最大，由动量定理可得，竖直上抛物体动量的增量最大，故C正确；故选C.
6．C
【解析】
设冲水时间，墙对水柱的作用力为F，对水柱水平方向动量定理得：，且，代入数据解得：，ABD错误C正确
7．B
【解析】
设该发动机在s时间内，喷射出的气体质量为，根据动量定理，，可知，在1s内喷射出的气体质量，故本题选B．
8．A
【解析】
A．设从到的运动的时间为，则有
由于为线段的中点，点与在同一竖直线上，则有从到的时间为
从到的竖直位移为
根据重力做功公式可得从到与从到的重力做功之比为
故A正确；
B．从到的时间为
从到与从到的水平位移之比为
故B错误；
C．根据冲量定义可知从到与从到重力冲量之比为
故C错误；
D．速度方向与水平方向夹角的正切值为
所以经过、时，速度方向与水平方向夹角的正切值之比为
故D错误；
故选A 。
9．BC
【解析】
A．用橡皮锤击钉子，橡皮锤与钉子接触时形变量比较大，延长了作用时间，使作用力减小，所以不要橡皮锤钉钉子，故A错误；
B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了增加运动员与沙子的作用时间，从而减小作用力，避免运动员受到伤害，故B正确；
C．在车内推车时，人手推力还有脚与地面的摩擦力产生的合外力冲量为零，故无法推动小车，故C正确；
D．动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，根据动量定理Ft=△P，两个物体将同时停下来，故D错误。
故选BC。
10．CD
【解析】
A．用橡皮锤击钉子，橡皮锤与钉子接触时形变量比较大，延长了作用时间，使作用力减小，所以不用橡皮锤钉钉子，A错误；
B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了延长运动员与沙子的作用时间，从而减小作用力，避免运动员受到伤害，B错误；
C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间，减小作用力，C正确；
D．在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零，D正确；
故选CD．
11．
【解析】
下落距离时的速度为：，所以动量变化为：；
对自由落体运动，有：，解得：，规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：，解得：。
12．
【解析】
[1]对全过程运用动量定理得
解得电场力为
所以电场力是重力的。
13．0.015kg·m/s ① 0.75N
【解析】
[1]．由图象可知，碰前入射小球的速度：
被碰球的速度：
v2=0
碰前系统总动量：
p=m1v1+m2v2=0.015kg?m/s
[2]．碰撞后被碰小球的速度大于入射球的速度，可知图中①是被碰球碰后的x-t图像；
[3]．碰后入射球的速度：
对入射球，由动量定理得：
m1v1′-m1v1=Ft
解得碰撞过程两球间的平均作用力：
F=-0.75N
负号表示方向；
14．(1) 0.32；(2) 130N；(3)9J
【解析】
(1) 物块从A到B过程，由动能定理得：
代入数据解得：
μ=0.32
(2) 以向右为正方向，物块碰撞墙壁过程，由动量定理得：
Ft=-mv-mvB
解得：
F=-130N，负号表示方向向左
(3) 物块向左运动过程，由动能定理得：
解得：
15．约为103N
【解析】
每层楼高约为3m，鸡蛋下落的总高度h=(25-1)×3m=72m；自由下落时间
与地面的碰撞时间约为t2=2ms=0.002s，全过程根据动量定理可得：mg(t1+t2)-Ft2=0;
解得冲击力F=950N≈103N.
【点睛】
本题主要是考查动量定理，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，能够根据全过程动量定理求解．