1.2动量定理提升优化（word含解析）-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册

1.2动量定理提升优化（含解析）
一、单选题
1.人从高处跳下，与地面接触时双腿弯曲，这样是为了（???
）
A.?减少落地时的动量??????????????????????????????????????????????B.?减少动量的变化
C.?减少冲量????????????????????????????????????????????????????????????D.?减小地面对人的冲力（动量的变化率）
2.质量为0.5kg的钢球从高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起，落地速度大小为10m/s，反弹速度大小为9m/s，球与地面接触时间为0.1s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力大小为（g取10m/s2）（??
）
A.?5.0N????????????????????????????????????B.?90N????????????????????????????????????C.?95N????????????????????????????????????D.?100N
3.一名消防队员从一平台上无初速度跳下，下落0.8s后双脚触地，接着用双腿弯曲的方法缓冲，又经过0.2s重心停止了下降，在该过程中（不计空气阻力），可估计地面对他双脚的平均作用力为（??
）
A.?自身所受重力的5倍??????B.?自身所受重力的8倍??????C.?自身所受重力的4倍??????D.?自身所受重力的2倍
4.我国在2020年5月31日，利用长征2号丁运载火箭成功将高分九号02星、和德四号卫星送入预定轨道，该火箭是我国目前唯一一款可以在陆地和海上发射的火箭。
某科研小组将一模型火箭点火升空，若实验中发动机在0.1s时间内喷射的气体质量约为50g，喷射的气体速度约为600m/s，则发动机产生的推力约为（??
）
A.?120N?????????????????????????????????B.?300N?????????????????????????????????C.?1200N?????????????????????????????????D.?3000N
5.水力采煤是利用高速水流冲击煤层而进行的.假如煤层受到3.6×106N/m2的压强冲击即可被破碎,若高速水流沿水平方向冲击煤层,不考虑水的反向溅射作用,则冲击煤层的水流速度至少应为(??
)
A.?30m/s????????????????????????????????B.?40m/s????????????????????????????????C.?45m/s????????????????????????????????D.?60m/s
6.如图所示，轮船的外侧悬挂了很多旧轮胎，这样做的目的是（?
）
A.?缩短碰撞的作用时间，从而减轻对轮船的破坏
B.?减小碰撞中轮船受到的冲量，从而减轻对轮船的破坏
C.?减小碰撞中轮船的动量变化量，从而减轻对轮船的破坏
D.?减小碰撞中轮船受到的冲击力，从而减轻对轮船的破坏
7.使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用，如图所示，若水柱截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速减为零，已知水的密度为ρ，则水对钢板的冲力为(??
)
A.?????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????D.?
8.如图所示，一质量为m的滑块沿光滑的水平面以速度v0运动．遇到竖直的墙壁被反弹回来，返回的速度大小变为
v0
，
滑块与墙壁作用时间为t，在滑块与墙壁碰撞的过程中，以下说法正确的是(
??)
A.?滑块的动量改变量的大小为
mv0????????????????????B.?重力对滑块的冲量为零
C.?墙壁对滑块的平均作用力的大小为
????????????D.?滑块的动量改变量的方向与末速度方向相反
9.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对人刚产生作用力前，人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该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(??
)
A.?
＋mg????????????B.?
－mg????????????C.?
＋mg????????????D.?
－mg
10.如图所示，物块A和B的质量分别为mA、mB
，
B置于水平面上，A、B之间夹着一个轻弹簧（弹簧和两物块均不相连），现用手缓慢向下压A然后将A从静止释放，结果A离开弹簧时的速度为v．设物块A从被释放到离开弹簧所用的时间为t，不计空气阻力，已知重力加速度为g，则在t时间内地面对B的冲量大小为（??
）
A.?mAv?????????????????B.?mAv+mAgt?????????????????C.?mAv－mAgt－mBgt?????????????????D.?mAv+mAgt+mBgt
11.如图所示，在光滑水平面上静止放着两个相互接触的木块A、B，质量分别为m1和m2
，
今有一子弹水平穿过两木块．设子弹穿过木块A、B的时间分别为t1和t2
，
木块对子弹的阻力大小恒为Ff
，
则子弹穿过两木块后，木块A的速度大小是(??
)
A.????????????????????????B.????????????????????????C.????????????????????????D.?
12.粗糙水平地面上的物体，在一个水平恒力作用下做直线运动，其v-t图象如图所示，下列物理量中第1s内与第2s内相同的是（
??）
A.?摩擦力的功??????????????????B.?摩擦力的冲量??????????????????C.?水平恒力的功??????????????????D.?水平恒力的冲量
13.来自路边高楼上的高空坠物常常会对行人造成伤害。设一个质量为20g的小球从16楼（离地高度约为45m）上由静止坠落，若小球与地面碰撞作用时间为
s，碰撞后小球不再弹起，不计空气阻力，重力加速度
，则小球对地面的平均作用力约为其自身重力的（??
）
A.?1000倍??????????????????????????????B.?2000倍??????????????????????????????C.?5000倍??????????????????????????????D.?10000倍
14.由于居民楼越盖越高，高空坠物可能对人造成伤害。如果一个5
kg的花盆从一居民楼的27层的窗台坠落地面，设与地面的碰撞时间约为3×10-3s，则该花盆对地面产生的冲击力约为（??
）
A.?1.5×10-2
N?????????????????????????B.?1.5×102
N?????????????????????????C.?7×103
N?????????????????????????D.?7×104N
15.为了研究物体下落撞击地面的冲击力，实验小组同学利用落锤冲击的方式进行了相关实验探究，空气阻力和重物与地面的形变忽略不计，g取10m/s2。下表为一次实验过程中的相关数据。则在重物与地面接触的时间内，重物对地面的平均冲力是（??
）
重物(包括传感器)的质量m/kg
2.0
重物下落高度H/cm
45
重物反弹高度h/cm
20
重物与地面接触时间t/s
0.2
A.?70N?????????????????????????????????????B.?50N?????????????????????????????????????C.?30N?????????????????????????????????????D.?20N
16.江西艺人茅荣荣，他以7个半小时内连续颠球5万次成为新的吉尼斯纪录创造者，而这个世界纪录至今无人超越．若足球用头顶起，某一次上升高度为80cm，足球的重量为400g，与头顶作用时间
为0.1s，则足球本次在空中的运动时间和足球给头部的作用力大小分别为（?????
）（空气阻力不计，g=10m/s2）．
A.?t=0.4s；FN=40N?????????B.?t
=0.4s；FN=68N?????????C.?t
=0.8s；FN=36N?????????D.?t
=0.8s；FN=40N
二、综合题
17.两足够长且不计电阻的光滑金属轨道如图甲所示放置，间距为d=0.5m，在左端弧形轨道部分高h=1.8m处放置一金属杆a，弧形轨道与平直轨道的连接处光滑无摩擦，在平直轨道右端放置另一金属杆b，杆a、b的电阻分别为Ra=
3Ω、Rb=6Ω，在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=4T。现杆b以初速度大小v0=6m/s开始向左滑动，同时由静止释放杆a，杆a由静止滑到水平轨道的过程中，通过杆b的平均电流为0.5A；从a下滑到水平轨道时开始计时，a、b运动的速度一时间图像如图乙所示（以a运动方向为正方向），其中ma=
3kg，mb=
2kg，g取10m/s2
，
求∶
（1）杆a在弧形轨道上运动的时间；
（2）杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；
（3）在整个运动过程中杆a产生的焦耳热。
18.已知手机质量约为
，从
自由掉落，撞击地面的时间为
。不计空气阻力，手机可看成质点，重力加速度大小g取10m/s2
，
求：
（1）手机落地前瞬间的速度大小；
（2）手机从开始掉落到落地前瞬间的过程中重力的冲量大小；
（3）地面对手机的平均作用力大小。
19.如图所示为某工厂检测产品质量的模型图，质量m=3kg的合格产品（可视为质点）在离A点竖直距离为h=2m的地方由静止释放，产品沿A点切线方向进入质量为M=5kg、半径为R=1.2m的半圆凹槽（边界厚度可忽略，槽内壁和下表面光滑），凹槽紧靠左边固定竖桩N。产品从C点飞出，并无机械能损失水平飞入平台EF，产品与平台之间的动摩擦因数为0.45，最终停在F点，不合格产品不能到F点，求∶
（1）在B点凹槽轨道对产品的弹力大小；
（2）C、E两点竖直距离；
（3）平台EF的长度。
答案解析
1.【答案】
D
【解析】人从高处跳下时，落地时的动量一定，在落地的过程中，动量变化一定的，AB不符合题意；通过膝盖弯曲时延长了人动量变化的时间；从而减小地面对人体的冲击力；由动量定理I=Ft可知，可以减小人的动量变化率，不能减小人受到的冲量，C不符合题意，D符合题意．
故答案为：D。
2.【答案】
D
【解析】根据动量定理有
代入数据得
解得
，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
3.【答案】
A
【解析】以向下为正，对消防队员下落的全程使用动量定理可得：
代入数据解得：
故答案为：A。
4.【答案】
B
【解析】以喷出的气体为研究对象，设t=0.1s内喷出的气体质量为m，气体受到的作用力为F，根据动量定理可得Ft=mv-0
其中v=600m/s，t=0.1s，m=50g=0.05kg
解得F=300N
根据牛顿第三定律可知，气体受到作用力与气体对火箭的推力为相互作用力，发动机产生的推力F=300N。
故答案为：B。
5.【答案】
D
【解析】本题考查动量定理．
，
，得
，
，
故答案为：D．
6.【答案】
D
【解析】轮船在发生碰撞如靠岸的过程，外侧悬挂了很多旧轮胎，由动量定理
知，在动量变化
相同的情况下，即冲量相同，但延长了碰撞作用时间
，使得撞击力
变小，从而减轻对轮船的破坏，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
7.【答案】
B
【解析】设t时间内有V体积的水打在钢板上，则这些水的质量为：m=ρV=ρSvt，以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为F，以水运动的方向为正方向，由动量定理有：Ft=0-mv，即：
，负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反；由牛顿第三定律可以知道，水对钢板的冲击力大小也为ρSv2
．
故答案为：B。
8.【答案】
C
【解析】AD.以初速度方向为正，有：△P=P2-P1=mv2-mv1=-
mv0-mv0=-
mv0
，
所以滑块的动量改变量的大小
mv0
，
方向与v0的方向相反，AD不符合题意；
B.根据I=Ft得重力的冲量为I=mgt，不为零，B不符合题意。
C.滑块对墙壁碰撞过程，由动量定理：Ft=△P=-
mv0
，
解得墙壁对滑块的平均作用力为
，方向与v0的方向相反，C符合题意；
故答案为：C
9.【答案】
C
【解析】对自由落体运动，有：h=
gt12解得：
；规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：mg（t1+t）-Ft=0
，解得：F=
+mg；
故答案为：C
10.【答案】
D
【解析】对AB的整体在t时间内由动量定理：
，解得
；
故答案为：D
11.【答案】
B
【解析】设子弹穿过木块m1时，m1、m2的速度为v1
，
由动量定理
Fft1=（m1+m2）v1
，
得v1=
；
故答案为：B
12.【答案】
D
【解析】由图像可知，物体在摩擦力和恒力F作用下先向正方向做匀减速运动，然后反向加速，由图像可知，第1s内与第2s内的位移不同，则摩擦力的功不同，水平恒力的功也不同，AC不符合题意；第1s内与第2s内摩擦力的方向不同，则摩擦力的冲量不同，B不符合题意；水平恒力的冲量I=Ft，则水平恒力的冲量相同，D符合题意.
故答案为：D
13.【答案】
A
【解析】小球从45m高处落下着地时的速度大小
m/s
根据动量定理
求得
故答案为：A。
14.【答案】
D
【解析】每层楼高约为3m，花盆下落的总高度为h=（27-1）×3m=78m
自由下落时间为
与地面的碰撞时间约为t2=3×10-3s，规定竖直向下为正方向，全过程根据动量定理得mg（t1+t2）-Ft2=0
解得地面对花盆的冲击力为F=6.7×104N≈7×104N
根据牛顿第三定律，可知花盆对地面产生的冲击力约为F′=F=7×104N
D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
15.【答案】
A
【解析】由自由落体运动公式得锤下落到地面时的速度大小为
锤反弹时的速度大小为
取向下的方向为正方向，由动量定理有
锤受到地面的平均冲力F为
锤受到地面的平均冲力大小为70N，方向竖直向上，由牛顿第三定律可得锤对地面的平均冲力大小为70N。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
16.【答案】
C
【解析】足球在空中做竖直上抛运动，自由下落时有
自由下落的时间
足球本次在空中的运动时间
竖直上抛的初速度
设竖直向上为正方向，对足球由动量定理
头部给足球的作用力大小
根据牛顿第三定律，足球给头部的作用力大小也是36N．
故答案为：C
17.【答案】
（1）设杆a由静止滑至弧形轨道与平直轨道连接处时杆b的速度大小为vb0
，
对杆b运用动量定理，有
其中vb0=3m/s
代入数据解得Δt=6
s
（2）对杆a由静止下滑到平直导轨上的过程中，由动能定理有
解得va=6m/s
设最后a、b两杆共同的速度为v′，由动量守恒定律得mava-mbvb0=（ma＋mb）v′
代入数据解得
v′=2.4m/s
杆a动量的变化量等于它所受安培力的冲量，设杆a的速度从va到v′的运动时间为Δt′，则由动量定理可得BdI·Δt′=ma（va-v′）
而q=I·Δt′
代入数据得q=5.4C
（3）由能量守恒定律可知杆a、b中产生的焦耳热为
v′2
解得Q=75.6J
b棒中产生的焦耳热为Q′=
=25.2J
【解析】（1）从图可以得出a到达水平轨道时b的初速度大小；结合杆b的动量定理可以求出杆a在弧形轨道运动的时间；
（2）a下滑过程，利用动能定理可以求出a到达水平轨道的速度大小；由于以ab两杆为系统，其动量守恒，利用动量守恒定律可以求出两者共同速度的大小；结合杆a的动量定理可以求出电荷量的大小；
（3）以a、b杆为系统，利用能量守恒定律可以求出a杆产生的焦耳热大小。
18.【答案】
（1）解：根据运动学规律可得手机落地前瞬间的速度大小为
（2）解：手机下落的时间为
手机从开始掉落到落地前瞬间的过程中重力的冲量大小为
（3）解：设地面对手机的平均作用力大小为F，取竖直向下为正方向，由动量定理有
代入数据解得
【解析】【分析】（1）手机落地前做自由落体运动，利用速度位移公式可以求出落地前速度的大小；
（2）手机做自由落体运动，利用位移公式可以求出下落的时间，结合重力的大小可以求出重力冲量的大小；
（3）地面对手机产生作用力，利用动量定理可以求出平均作用力的大小。
19.【答案】
（1）解：产品由起点下落至B点则有mg（h+R)=
解得F=190N
（2）解：产品下落至凹槽B点后与凹槽水平方向上动量守恒
从起点至C点系统由能量守恒得
产品离开凹槽时的速度为v3=5m/s
凹槽的速度为v2=3m/s
C点产品速度关系知
，
解得vy=4m/s，h2=0.8m
（3）解：由于产品无机械能损失飞人平台EF，所以vE=3m/s
根据动能定理得
解得xEF=1m
【解析】（1）产品从开始下落到B点的过程中，利用机械能守恒定律可以求流程产品到达B点的速度大小，结合在B点的牛顿第二定律可以求出轨道对产品的弹力大小；
（2）产品经过B点后，在水平方向与凹槽动量守恒；利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出产品离开凹槽的速度大小；利用速度的分解可以求出产品离开凹槽时竖直方向的速度大小，结合竖直方向的速度位移公式可以求出CE之间竖直方向的距离大小；
（3）产品在EF上做匀减速直线运动，利用动能定理可以求出EF之间的长度。