人教版物理选修3-5 16.2动量和动量定理同步训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-5 16.2动量和动量定理同步训练（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 179.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-18 09:04:36 | ||
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文档简介
人教版物理选修3-5
16.2动量和动量定理同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．关于冲量和动量，下列说法中错误的是（ ）
A．冲量是反映力对时间的积累效应的物理量
B．动量是描述物体运动状态的物理量
C．冲量是物体动量变化的原因
D．冲量方向与动量方向一致
2．高空坠物极易对行人造成伤害。若一个质量为50g的鸡蛋从一居民楼的30层落下，与地面的撞击时间约为2×10－3
s，试估算该鸡蛋对地面的冲击力约为（ ）
A．2000
N
B．1000
N
C．500
N
D．200
N
3．如图，用与水方向成角的拉力F拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平面运动时间t．木箱受到的重力mg、拉力F、支持力N和摩擦力的冲量大小分别为
A．拉力的冲量大小为
B．重力的冲量大小为0
C．支持力的冲量大小为0
D．摩擦力的冲量大小为
4．质量相同的子弹，橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁，结果子弹穿墙而过，橡皮泥粘在墙上，钢球被弹回．不计空气阻力，关于它们对墙的水平冲量的大小，下列说法正确的是
A．子弹对墙的冲量最小
B．橡皮筋对墙的冲量最小
C．钢球对墙的冲量最小
D．子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等
5．AB两物体的质量之比mA：mB=2：1，它们以相同的初速度v0在水平面上在摩擦阻力的作用下做匀减速直线运动，直到停止，在此过程中．AB两物体所受摩擦力的冲量之比IA：IB与AB两物体克服摩擦力做功之比WA：WB分别为（ ）
A．4：1
2：1
B．2：14：1
C．2：1
2：1
D．1：2
1：4
6．如图所示，一倾角为α，高为h的光滑斜面，固定在水平面上，一质量为m的小物块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到底端时速度的大小为v，所用时间为t，则物块滑至斜面的底端时重力的瞬时功率和下滑过程中重力的冲量分别为（
）
A．
、0
B．mgv、mgtsinα
C．mgvsinα、mgt
D．mgvcosα、mgt
7．质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落到水平地面。再以4m/s的速度反向弹回，若小球与地面的作用时间为0.1s，则地面受到小球的平均作用力为（g取10m/s2）（
）
A．4N
B．18N
C．20N
D．22N
8．物体受到方向不变的力F作用，其中力的大小随时间变化的规律如图所示，则力F在4s内的冲量大小为（ ）
A．2N?s
B．4N?s
C．6N?s
D．8N?s
9．如图所示，突发交通事故时，车内正面的安全气囊弹出。弹出安全气囊可以（
）
A．增大事故突发时人的惯性
B．减小事故突发时人的惯性
C．增大事故突发时由于撞击对人的伤害
D．减小事故突发时由于撞击对人的伤害
10．一质量为58g的网球，以40m/s的速度水平飞来，某运动员以60m/s的速度反向击回的过程中，网球的动量变化为（ ）
A．大小1.16kg?m/s，方向与初速度方向相同
B．大小1.16kg?m/s，方向与初速度方向相反
C．大小5.8kg?m/s，方向与初速度方向相同
D．大小5.8kg?m/s，方向与初速度方向相反
二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）
11．运动的物体的质量比为2:1,则：(
)
A．当它们的动能相同时，动量之比P甲∶P乙=2:1；
B．当它们的动能相同时，动量之比P甲∶P乙=:1；
C．当它们的动量相同时，它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=2:1;
D．当它们的动量相同时，它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=1:2
12．如图所示为青海的糍粑节上人们用木槌把糯米饭打成糍粑的场景。已知木槌质量为，木槌刚接触糍粑时的速度是，打击后木槌静止，重力加速度为，关于打击糍粑过程，下列说法正确的是（ ）
A．木槌在时间内动量先变大后变小
B．木槌打击粑的平均作用力为
C．木槌打击糍粑的平均作用力为
D．木槌在时间内受到的合外力的冲量大小为
13．物体的动量变化量的大小为5
kg·m/s，这说明( )
A．物体的动量在减小
B．物体的动量在增大
C．物体受到的合力冲量大小为5
N·s
D．若发生变化的时间为1
s，则物体所受合外力的大小为5
N
14．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
三、综合计算题（要求写出相应的计算过程）
15．如图所示，一质量为m=0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，小物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，与墙发生碰撞（碰撞时间极短）．碰前瞬间的速度v1=7m/s，碰后以v2=6m/s反向运动直至静止．已知小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.32，取g=10m/s2
．求：
（1）A点距墙面的距离x；
（2）碰撞过程中，墙对小物块的冲量大小I.
16．质量为的铅球，从高处自由下落（忽略空气阻力），落至松软地面后经静止．试求：落地过程中地面对铅球的平均作用力大小？
17．一物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示．求：
（1）0~8s时间内拉力的冲量；
（2）0~10s时间内，物体克服摩擦力所做的功．
18．NBA是大家喜欢的体育赛事。篮球规则规定，球的直径在23.8cm-24.8cm之间，球的质量在567g-650g之间。充气后，使球从1.80m的高度（从球的底部量起）落到坚硬的木质地坂或球场的地面上，反弹的高度不得低于1.20m，也不得高于1.40m。（从球的顶部量起）。某次篮球比赛使用的篮球直径为24.8cm（计算时取25cm），质量为600g，按上述高度落到球场的地面上，反弹的高度为1.25m。不计空气阻力，g取10m/s2，。求：
（1）此篮球与地面碰撞过程中损失的机械能？
（2）若此篮球与地面碰撞的时间为0.5s，求碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小？
参考答案
1．D
【解析】
A．根据冲量的定义可知，冲量是力在时间上的累积效应，故A正确，不符合题意；
B．根据动量的定义可知，动量是描述物体运动状态的物理量，故B正确，不符合题意；
C．根据动量定理可知，冲量是物体动量变化的原因，故C正确，不符合题意；
D．冲量的方向与力的方向一致，故D错误，符合题意。
故选D。
2．B
【解析】
设每层楼高3m，鸡蛋下落的总高度为
自由下落的时间为
与地面碰撞时间约为：，全过程由动量定理可得
联立可得：；
故选B。
3．D
【解析】
根据冲量的定义可知，拉力的冲量大小为，故A错误；重力的冲量大小为mgt，故B错误；支持力的冲量大小为Nt，故C错误；摩擦力的冲量大小为，故D正确．所以D正确，ABC错误．
4．A
【解析】
由于子弹a、橡皮泥b和钢球c的质量相等、初速度相等，则它们动量的变化量：，子弹穿墙而过，末速度的方向为正；橡皮泥粘在墙上，末速度等于0；钢球被以原速率反向弹回，末速度等于，可知子弹的动量变化量最小，钢球的动量变化量最大．由动量定理：，所以子弹受到的冲量最小，钢球受到的冲量最大．结合牛顿第三定律可知，子弹对墙的冲量最小，钢球对墙的冲量最大．故A正确，BCD错误．故选A．
5．C
【解析】
解：根据动量定理得，I合=0﹣mv0，因为合力的冲量等于摩擦力的冲量，A、B质量之比为2：1，初速度相等，则摩擦力冲量之比为2：1，
根据动能定理知，，因为质量之比为2：1，初速度相等，克服摩擦力做功之比为2：1，故C正确，A、B、D错误．
故选C．
6．C
【解析】
物体滑到底端重力功率为
P=mgvsinα
由动量定理得重力的冲量
I=mgt
故选项ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【解析】
根据动量定理
其中，，解得
故选D。
8．C
【解析】
根据I=Ft可知，力F的冲量等于F-t图像与坐标轴围成的“面积”，则力F在4s内的冲量大小为
故选C。
9．D
【解析】
AB.
惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关，故安全气囊弹出不会改变人的惯性，故A项错误，B项错误；
CD.
安全气囊弹出后可以延长撞击时间，从而减小作用力，减小事故突发时由于撞击对人的伤害，故C项错误，D项正确。
10．D
【解析】
规定v1方向为正方向，网球初状态的动量为：P1=mv1=0.058×40kgm/s=2.32kgm/s
末状态的动量为：P2=mv2=0.058×（-60）kgm/s=-3.48kgm/s，则动量的变化量为：△P=P2-P1=-3.48-2.32=-5.8kgm/s，负号表示方向，可知动量变化量的方向与v1方向相反，故D正确，ABC错误．故选D．
11．BD
【解析】
AB．动能与动量的关系：
Ek=
P=
当它们的动能相同时，动量之比
P甲∶P乙=:1
故A错误，B正确；
CD．根据动能与动量的关系：
Ek=
当它们的动量相同时，它们的动能之比
Ek甲∶Ek乙=1:2
故C错误，D正确．
故选BD.
12．AD
【解析】
A．木槌把糯米饭打成糍粑的过程中，开始粑对木槌的作用力小于木槌的重力与人对木槌作用力的合力，所以木槌开始要做加速运动，当打击到一定深度后，糍粑对木槌的作用力开始大于木槌的重力与人对木槌作用力的合力，所以木槌开始要做减速运动，因此木槌的动量先变大后变小，选项A正确；
BC．因为题中没有给出人对木槌的作用力，所以无法利用动量定理求出木槌对糍粑的作用力，选项BC错误；
D．根据动量定理，可求得木槌的合外力的冲量为
故D正确。
故选AD。
13．CD
【解析】
AB.因不知动量变化的方向与初动量方向是否相同，故无法确定动量是增大还是减小，A、B不符合题意；
C.由动量定理可知，合外力的冲量与物体动量变化量大小一定相同，C符合题意；
D.由可知D符合题意．
14．CD
【解析】
动量是矢量，动量改变可能是大小改变，也可能是方向改变，所以速度大小不一定变，故AB错误；运动状态是用速度来描述的，运动状态的改变一定是速度在变，只要速度改变，不论是大小还是方向，动量都发生变化，故CD正确．所以CD正确，AB错误．
15．（1）x=5m；（2）冲量大小为6.5N?s
【解析】
（1）小物块由A到B过程做匀减速运动，由动能定理可得：解得：x=5m
（2）选初速度方向为正方向，由动量定理得：解得：I=-6.5N?s，即冲量大小为6.5N?s．
16．
【解析】】规定向下为正方向，根据自由落体公式得：，解得：
根据动量定理得：
故地面的平均作用力
17．（1）18
N·s
（2）30J
【解析】
（1）在F-t图像中，直线与坐标轴围成的面积等于力的冲量，则0~8s时间内拉力的冲量:
（2）由图3知，6-8s内物体做匀速直线运动，由平衡得：f=F2=2N???
由图3可得0-10s物体通过的位移为：x=×(2+8)×3m＝15m
克服摩擦力做功：W=fx=30J
点睛:
此题考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后结合冲量的公式及功的公式求解进行计算求解．
18．（1）4.8J
（2）18.72N
【解析】
考查机械能守恒定律，动量定理。
（1）损失的机械能：
（2）设篮球落地前的速度为，弹起的速度为。则由机械能守恒定律得：
碰撞过程由动量定理得：
联立以上各式并代入数据得：
由牛顿第三定律得碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小为：
16.2动量和动量定理同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．关于冲量和动量，下列说法中错误的是（ ）
A．冲量是反映力对时间的积累效应的物理量
B．动量是描述物体运动状态的物理量
C．冲量是物体动量变化的原因
D．冲量方向与动量方向一致
2．高空坠物极易对行人造成伤害。若一个质量为50g的鸡蛋从一居民楼的30层落下，与地面的撞击时间约为2×10－3
s，试估算该鸡蛋对地面的冲击力约为（ ）
A．2000
N
B．1000
N
C．500
N
D．200
N
3．如图，用与水方向成角的拉力F拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平面运动时间t．木箱受到的重力mg、拉力F、支持力N和摩擦力的冲量大小分别为
A．拉力的冲量大小为
B．重力的冲量大小为0
C．支持力的冲量大小为0
D．摩擦力的冲量大小为
4．质量相同的子弹，橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁，结果子弹穿墙而过，橡皮泥粘在墙上，钢球被弹回．不计空气阻力，关于它们对墙的水平冲量的大小，下列说法正确的是
A．子弹对墙的冲量最小
B．橡皮筋对墙的冲量最小
C．钢球对墙的冲量最小
D．子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等
5．AB两物体的质量之比mA：mB=2：1，它们以相同的初速度v0在水平面上在摩擦阻力的作用下做匀减速直线运动，直到停止，在此过程中．AB两物体所受摩擦力的冲量之比IA：IB与AB两物体克服摩擦力做功之比WA：WB分别为（ ）
A．4：1
2：1
B．2：14：1
C．2：1
2：1
D．1：2
1：4
6．如图所示，一倾角为α，高为h的光滑斜面，固定在水平面上，一质量为m的小物块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到底端时速度的大小为v，所用时间为t，则物块滑至斜面的底端时重力的瞬时功率和下滑过程中重力的冲量分别为（
）
A．
、0
B．mgv、mgtsinα
C．mgvsinα、mgt
D．mgvcosα、mgt
7．质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落到水平地面。再以4m/s的速度反向弹回，若小球与地面的作用时间为0.1s，则地面受到小球的平均作用力为（g取10m/s2）（
）
A．4N
B．18N
C．20N
D．22N
8．物体受到方向不变的力F作用，其中力的大小随时间变化的规律如图所示，则力F在4s内的冲量大小为（ ）
A．2N?s
B．4N?s
C．6N?s
D．8N?s
9．如图所示，突发交通事故时，车内正面的安全气囊弹出。弹出安全气囊可以（
）
A．增大事故突发时人的惯性
B．减小事故突发时人的惯性
C．增大事故突发时由于撞击对人的伤害
D．减小事故突发时由于撞击对人的伤害
10．一质量为58g的网球，以40m/s的速度水平飞来，某运动员以60m/s的速度反向击回的过程中，网球的动量变化为（ ）
A．大小1.16kg?m/s，方向与初速度方向相同
B．大小1.16kg?m/s，方向与初速度方向相反
C．大小5.8kg?m/s，方向与初速度方向相同
D．大小5.8kg?m/s，方向与初速度方向相反
二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）
11．运动的物体的质量比为2:1,则：(
)
A．当它们的动能相同时，动量之比P甲∶P乙=2:1；
B．当它们的动能相同时，动量之比P甲∶P乙=:1；
C．当它们的动量相同时，它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=2:1;
D．当它们的动量相同时，它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=1:2
12．如图所示为青海的糍粑节上人们用木槌把糯米饭打成糍粑的场景。已知木槌质量为，木槌刚接触糍粑时的速度是，打击后木槌静止，重力加速度为，关于打击糍粑过程，下列说法正确的是（ ）
A．木槌在时间内动量先变大后变小
B．木槌打击粑的平均作用力为
C．木槌打击糍粑的平均作用力为
D．木槌在时间内受到的合外力的冲量大小为
13．物体的动量变化量的大小为5
kg·m/s，这说明( )
A．物体的动量在减小
B．物体的动量在增大
C．物体受到的合力冲量大小为5
N·s
D．若发生变化的时间为1
s，则物体所受合外力的大小为5
N
14．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
三、综合计算题（要求写出相应的计算过程）
15．如图所示，一质量为m=0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，小物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，与墙发生碰撞（碰撞时间极短）．碰前瞬间的速度v1=7m/s，碰后以v2=6m/s反向运动直至静止．已知小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.32，取g=10m/s2
．求：
（1）A点距墙面的距离x；
（2）碰撞过程中，墙对小物块的冲量大小I.
16．质量为的铅球，从高处自由下落（忽略空气阻力），落至松软地面后经静止．试求：落地过程中地面对铅球的平均作用力大小？
17．一物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示．求：
（1）0~8s时间内拉力的冲量；
（2）0~10s时间内，物体克服摩擦力所做的功．
18．NBA是大家喜欢的体育赛事。篮球规则规定，球的直径在23.8cm-24.8cm之间，球的质量在567g-650g之间。充气后，使球从1.80m的高度（从球的底部量起）落到坚硬的木质地坂或球场的地面上，反弹的高度不得低于1.20m，也不得高于1.40m。（从球的顶部量起）。某次篮球比赛使用的篮球直径为24.8cm（计算时取25cm），质量为600g，按上述高度落到球场的地面上，反弹的高度为1.25m。不计空气阻力，g取10m/s2，。求：
（1）此篮球与地面碰撞过程中损失的机械能？
（2）若此篮球与地面碰撞的时间为0.5s，求碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小？
参考答案
1．D
【解析】
A．根据冲量的定义可知，冲量是力在时间上的累积效应，故A正确，不符合题意；
B．根据动量的定义可知，动量是描述物体运动状态的物理量，故B正确，不符合题意；
C．根据动量定理可知，冲量是物体动量变化的原因，故C正确，不符合题意；
D．冲量的方向与力的方向一致，故D错误，符合题意。
故选D。
2．B
【解析】
设每层楼高3m，鸡蛋下落的总高度为
自由下落的时间为
与地面碰撞时间约为：，全过程由动量定理可得
联立可得：；
故选B。
3．D
【解析】
根据冲量的定义可知，拉力的冲量大小为，故A错误；重力的冲量大小为mgt，故B错误；支持力的冲量大小为Nt，故C错误；摩擦力的冲量大小为，故D正确．所以D正确，ABC错误．
4．A
【解析】
由于子弹a、橡皮泥b和钢球c的质量相等、初速度相等，则它们动量的变化量：，子弹穿墙而过，末速度的方向为正；橡皮泥粘在墙上，末速度等于0；钢球被以原速率反向弹回，末速度等于，可知子弹的动量变化量最小，钢球的动量变化量最大．由动量定理：，所以子弹受到的冲量最小，钢球受到的冲量最大．结合牛顿第三定律可知，子弹对墙的冲量最小，钢球对墙的冲量最大．故A正确，BCD错误．故选A．
5．C
【解析】
解：根据动量定理得，I合=0﹣mv0，因为合力的冲量等于摩擦力的冲量，A、B质量之比为2：1，初速度相等，则摩擦力冲量之比为2：1，
根据动能定理知，，因为质量之比为2：1，初速度相等，克服摩擦力做功之比为2：1，故C正确，A、B、D错误．
故选C．
6．C
【解析】
物体滑到底端重力功率为
P=mgvsinα
由动量定理得重力的冲量
I=mgt
故选项ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【解析】
根据动量定理
其中，，解得
故选D。
8．C
【解析】
根据I=Ft可知，力F的冲量等于F-t图像与坐标轴围成的“面积”，则力F在4s内的冲量大小为
故选C。
9．D
【解析】
AB.
惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关，故安全气囊弹出不会改变人的惯性，故A项错误，B项错误；
CD.
安全气囊弹出后可以延长撞击时间，从而减小作用力，减小事故突发时由于撞击对人的伤害，故C项错误，D项正确。
10．D
【解析】
规定v1方向为正方向，网球初状态的动量为：P1=mv1=0.058×40kgm/s=2.32kgm/s
末状态的动量为：P2=mv2=0.058×（-60）kgm/s=-3.48kgm/s，则动量的变化量为：△P=P2-P1=-3.48-2.32=-5.8kgm/s，负号表示方向，可知动量变化量的方向与v1方向相反，故D正确，ABC错误．故选D．
11．BD
【解析】
AB．动能与动量的关系：
Ek=
P=
当它们的动能相同时，动量之比
P甲∶P乙=:1
故A错误，B正确；
CD．根据动能与动量的关系：
Ek=
当它们的动量相同时，它们的动能之比
Ek甲∶Ek乙=1:2
故C错误，D正确．
故选BD.
12．AD
【解析】
A．木槌把糯米饭打成糍粑的过程中，开始粑对木槌的作用力小于木槌的重力与人对木槌作用力的合力，所以木槌开始要做加速运动，当打击到一定深度后，糍粑对木槌的作用力开始大于木槌的重力与人对木槌作用力的合力，所以木槌开始要做减速运动，因此木槌的动量先变大后变小，选项A正确；
BC．因为题中没有给出人对木槌的作用力，所以无法利用动量定理求出木槌对糍粑的作用力，选项BC错误；
D．根据动量定理，可求得木槌的合外力的冲量为
故D正确。
故选AD。
13．CD
【解析】
AB.因不知动量变化的方向与初动量方向是否相同，故无法确定动量是增大还是减小，A、B不符合题意；
C.由动量定理可知，合外力的冲量与物体动量变化量大小一定相同，C符合题意；
D.由可知D符合题意．
14．CD
【解析】
动量是矢量，动量改变可能是大小改变，也可能是方向改变，所以速度大小不一定变，故AB错误；运动状态是用速度来描述的，运动状态的改变一定是速度在变，只要速度改变，不论是大小还是方向，动量都发生变化，故CD正确．所以CD正确，AB错误．
15．（1）x=5m；（2）冲量大小为6.5N?s
【解析】
（1）小物块由A到B过程做匀减速运动，由动能定理可得：解得：x=5m
（2）选初速度方向为正方向，由动量定理得：解得：I=-6.5N?s，即冲量大小为6.5N?s．
16．
【解析】】规定向下为正方向，根据自由落体公式得：，解得：
根据动量定理得：
故地面的平均作用力
17．（1）18
N·s
（2）30J
【解析】
（1）在F-t图像中，直线与坐标轴围成的面积等于力的冲量，则0~8s时间内拉力的冲量:
（2）由图3知，6-8s内物体做匀速直线运动，由平衡得：f=F2=2N???
由图3可得0-10s物体通过的位移为：x=×(2+8)×3m＝15m
克服摩擦力做功：W=fx=30J
点睛:
此题考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后结合冲量的公式及功的公式求解进行计算求解．
18．（1）4.8J
（2）18.72N
【解析】
考查机械能守恒定律，动量定理。
（1）损失的机械能：
（2）设篮球落地前的速度为，弹起的速度为。则由机械能守恒定律得：
碰撞过程由动量定理得：
联立以上各式并代入数据得：
由牛顿第三定律得碰撞过程篮球对地面的平均冲力大小为：