高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 冲量 动量同步测试题
展开1.质量为的物体放置在水平桌面上,物体与水平桌面间的动摩擦因数为,重力加速度。现对物体施加一水平外力F,使其做直线运动,物体的速度时间图像如图所示,则下列判断正确的是( )
A.内物体位移的大小为B.内物体的平均速度为
C.内外力F的冲量大小为D.内外力F做的功为
2.如图所示,水平面上的物块在恒力F作用下匀速向右运动,水平面对物块的摩擦力为f,物块对水平面的摩擦力为,关于物块在一段时内运动的说法正确的是( )
A.F和f做功之和一定为零B.F和f的冲量方向相同
C.f和的方向相同D.f和做功都不为零
3.如图所示,摩天轮载着轿厢在竖直平面内做匀速圆周运动(游客与轿厢保持相对静止),在摩天轮转动过程中,关于游客的表述正确的是( )
A.游客速度保持不变B.游客动能保持不变
C.游客动量保持不变D.游客一直处于失重状态
4.一物体受到方向不变的力作用,其中力的大小随时间变化的规律如图所示,则力在内的冲量大小为( )
A.B.C.D.
5.下列关于动量的一些说法,正确的是( )
A.质量大的物体,其动量一定大
B.质量和速率都相同的物体,它们的动量一定相同
C.一个物体的动能变化,它的动量一定改变
D.物体的运动状态不变,它的动量不一定变化
6.一物块在空中某位置从静止开始沿直线下落,其速度v随时间t变化的图线如图所示。则物块( )
A.第一个时间内的位移等于第二个时间内的位移
B.第一个时间内的平均速度等于第二个时间内的平均速度
C.第一个时间内重力的冲量等于第二个时间内重力的冲量
D.第一个时间内合外力做的功大于第二个时间内合外力做的功
7.如图为运动员在进行原地纵跳摸高训练时的情景。一质量为的运动员原地静止站立时摸高为。某次训练中,该运动员先下蹲,重心下降,然后发力跳起摸到了的高度。运动员从开始起跳至刚要离地的过程可视为初速度为0的匀加速直线运动,空中身体保持竖直,不计空气阻力的影响,重力加速度g取。下列说法正确的是( )
A.运动员刚跳离地面时的速度大小为
B.运动员起跳过程中对地面的压力大小为
C.从开始起跳到双脚刚落地所经历的时间为
D.从开始起跳到双脚刚落地的过程中重力的冲量大小为
8.在光滑水平面上,一静止的物块受到一水平力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示,则下列说法正确的是( )
A.在0~4t0时间内,力F做的功为0
B.在2t0时刻,物体的速度最大
C.在3t0时刻,物体的加速度最大
D.在0~2t0时间内,力F的冲量为F0t0
9.如图所示,一个质量为的物体在与水平方向成角的恒定拉力的作用下沿水平面由静止开始匀加速前进了时间,获得速度,则( )
A.拉力对物体的冲量大小为B.拉力对物体的冲量大小为
C.拉力对物体的冲量大小为D.摩擦力对物体的冲量大小为
10.质量为0.2kg的球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化Δp和合力对小球做W,下列说法正确的是( )
A. Δp=2kg⋅m/s W=−2JB. Δp=−2kg⋅m/s W=0
C. Δp=0.4kg⋅m/s W=−2JD. Δp=−0.4kg⋅m/s W=2J
11.如图所示,斜面倾角为θ,P为斜面的中点,斜面上半段光滑,下半段粗糙,一个小物体由顶端静止释放,沿斜面下滑到底端时速度为零。以沿斜面向下为正方向,则物体下滑过程中的位移x、速度v、合外力F、合外力的冲量I与时间t的关系图象可能正确的是( )
A. B.
C. D.
12.关于冲量和动量,下列说法中正确的是( )
A.冲量是反映力对作用时间积累效果的物理量
B.动量是描述物体运动状态的物理量
C.动量是物体冲量变化的原因
D.某一物体的动量发生了变化,一定是物体运动速度的大小发生了变化
13.一质量kg的物块静止在光滑的水平面上,从t=0时刻开始,物块受到水平向右的外力F作用,外力F随时间t变化的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.第2s末物块的速度大小为3m/s B.第3s末物块的动量大小为12kg·m/s
C.第4s末外力的瞬时功率为18W D.第3s内与第4s内物块的动能增加量相等
14.水平桌面上,一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,物体通过的路程等于时,速度的大小为,此时撤去F,物体继续滑行的路程后停止运动,重力加速度大小为g,则( )
A.在此过程中F所做的功为 B.在此过中F的冲量大小等于
C.物体与桌面间的动摩擦因数等于
D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍
15.如图所示,某校女篮球队员正在进行摸高训练,以提高自己的弹跳力。她们的运动过程是斜向上起跳、腾空、最后落地。若运动员弹跳后重心的高度变化最大为,不计空气阻力。已知运动员质量为,重力加速度为,则( )
A.运动员起跳过程地面弹力做功为零
B.运动员起跳过程地面弹力的冲量为零
C.动员从离开地面至运动到最高点的过程中机械能守恒
D.运动员落到地面上时的速度等于
16.2020年12月,“嫦娥五号”上升器携带月壤样品离开月面并成功与绕月返回舱会合,上升器在月面时的总质量为,上升过程火箭发动机推力恒为,发动机每秒喷出气体的质量为,上升器竖直上升阶段,月球的重力加速度恒为。
(1)若,,上升器由静止开始竖直上升一小段时间内,忽略上升器质量变化,求上升器:
①时间内上升的高度;
②时刻的动量大小;
(2)考虑上升器上升阶段的质量变化,上升器启动瞬间的加速度为,时刻加速度为,请在下图中大致作出时间内的图线,并比较时刻速度与的大小,简述理由。
17.质量m=2kg的物体自由下落0.5s,掉到沙面上后,经过0.1s停在了沙坑中,不考虑空气阻力作用,求:
(1)物体在空中下落过程中重力的冲量;
(2)物体陷入沙坑过程,沙对物体的平均作用力的大小。
18.2021年3月,在自由式滑雪世锦赛中,我国小将谷爱凌夺得两枚金牌。我们将她在滑雪坡面上向下滑行的一段过程,简化为小物块沿斜面下滑的过程,如图所示。已知物块质量m为50kg,与斜面间的动摩擦因数μ为0.5,斜面倾角θ为37°,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)若物块从静止开始沿斜面下滑2s时,求:
(a)位移的大小x;
(b)重力做的功W;
(c)重力的冲量;
(d)合力的冲量;
(2)若物块沿斜面上滑
(a)求加速度a’;
(b)上升的最大位移x’与初速度v0的函数关系。
参考答案
1.C
【详解】
A.由图像可知在内,物体加速运动的位移大小 为
在内,物体减速运动的位移大小为
在内,物体反向加速运动的位移大小为
故内物 体位移的大小为
选项A错误;
B.0 ~6 s内物体的平均速度为
选项B错误;
C.由图像可知在内,物体加速度大小为
由
得
在内,物体加速度大小为
由
得
在内,物体加速度大小为
由
得
以初始力的方向为正,故内外力的冲量为
选项C正确;
D.在内
选项D错误。
故选C。
2.A
【详解】
A.合力的功等于各个分力的功的代数和,一对平衡力的合力为零,故一对平衡力所做功之和一定为零;水平面对物块的摩擦力为f与恒力F是一对平衡力,故A正确;
B.F和f的方向在作用时间内保持不变,冲量的方向就和力的方向相同,F和f是一对平衡力,方向不同,则冲量方向不同,故B错误;
C.f和是一对相互作用力,方向相反,故C错误;
D.物块对水平面的摩擦力不能使水平面发生位移,则没有做功,故D错误。
故选A。
3.B
【详解】
ABC.摩天轮载着轿厢在竖直平面内做匀速圆周运动,速度大小不变,方向不断改变,所以游客的速度、动量是变化的,动能不变,故AC错误,B正确;
D.在摩天轮的最高点,加速度方向向下,游客处于失重状态,在最低点,加速度方向向上,游客处于超重状态,故D错误。
故选B。
4.B
【详解】
由公式
可知在F-t图像中,图线与坐标轴的面积为冲量的大小,所以
故B正确,ACD错误。
故选B。
5.C
【详解】
A. 根据p=mv可知,质量大的物体,其动量不一定大,选项A错误;
B. 质量和速率都相同的物体,它们的速度方向不一定相同,则动量不一定相同,选项B错误;
C. 一个物体的动能变化,一定是速度的大小发生变化,则它的动量一定改变,选项C正确;
D. 物体的运动状态不变,速度一定不变,则它的动量一定不变化,选项D错误。
故选C。
6.C
【详解】
AB.速度—时间图象中,图线与时间轴围成的面积表示物块的位移,则物块第一个时间内的位移小于第二时间内位移,根据
得,物块第一个时间内的平均速度小于第二个时间内的平均速度,故A、B错误;
C.重力的冲量
可知第一个时间内重力的冲量等于第二个时间内重力的冲量,故C正确;
D.根据动能定理可知,合外力对物块做的功等于物块动能的改变量,由图知,第一个时间内动能的变化量大小等于第二个时间内动能的变化量大小,则第一个时间内合外力做的功等于第二个时间内合外力做的功,故D错误。
故选C。
7.D
【详解】
A.运动员离地后上升的高度为,由
可得,运动员刚跳离地面时的速度大小
故选项A错误;
B.由于起跳高度,运动员从开始起跳至刚要离地的过程中加速度大小为
根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律得运动员对地面的压力大小为
故选项B错误;
CD.运动员起跳时间
在空中时间
运动总时间为
从开始起跳到双脚刚落地过程中重力的冲量大小为
故选项C错误、选项D正确。
故选D。
8.A
【详解】
A.F-t图像与坐标轴所围图形的面积表示冲量。由题图可知,0~4t0时间内,F的合冲量为0,根据动量定理可知物体的末速度为0,根据动能定理可知0~4t0时间内F做的功为0,故A正确;
BD.0~2t0时间内,F的合冲量为0,根据动量定理可知2t0时刻物体的速度为0,故BD错误;
C.在3t0时刻,F为0,所以物体的加速度为0,故C错误。
故选A。
9.B
【详解】
AB.拉力对物体的冲量大小为
故A错误;B正确;
CD.根据动量定理有
故CD错误。
故选B。
10.A
【详解】
取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞的过程中动量变化量为
由动能定理可得,合外力做功为
故A正确,BCD错误。
故选A。
11.BD
【详解】
A.物体在光滑的斜面上先由静止开始向下做匀加速直线运动,过P点后做匀减速直线运动,xt图线的斜率先增大后减小到零,故A错误;
BC.物体在前半段做初速度为零的匀加速直线运动,后半段做匀减速直线运动,到达底端时速度为零,则前半段和后半段的平均速度相等,运动时间相等,加速度大小相等、方向相反,则合力大小相等、方向相反,故B正确,C错误;
D.由于合力大小相等,方向相反,根据
I=Ft
可知,D正确。
故选BD。
12.AB
【详解】
A.冲量是反映力对作用时间积累效果的物理量,等于力与时间的乘积,即I = Ft,A正确;
B.动量是描述物体运动状态的物理量,等于质量与速度的乘积,即p = mv,B正确;
C.力是速度改变的原因,故冲量是物体动量变化的原因,C错误;
D.动量是矢量,某一物体的动量发生了变化,可能是物体运动速度的大小发生了变化,也可能是物体运动速度的方向发生了变化,D错误。
故选AB。
13.AB
【详解】
A.在F-t图象中,图线与时间轴围成的面积表示力的冲量,所以在0~2s的时间内,由动量定理
解得第2s末的速度为
A正确;
BC.同理根据动量定理,可得第3s末、第4s末的速度分别为
第3s末物块的动量
第4s末外力做功的瞬时功率
B正确,C错误;
D.第3s内物块动能增加量
第4s内物块动能增加量
D错误。
故选AB。
14.BC
【详解】
CD.外力撤去前,由牛顿第二定律可知
①
由速度位移公式有
②
外力撤去后,由牛顿第二定律可知
③
由速度位移公式有
④
由①②③④可得,水平恒力
动摩擦因数
滑动摩擦力
可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍,
故C正确,D错误;
A.在此过程中,外力F做功为
故A错误;
B.由平均速度公式可知,外力F作用时间
在此过程中,F的冲量大小是
故B正确。
故选BC。
15.AC
【详解】
A.由于运动员起跳过程中,地面没有损失能量,因此地面对运动员的弹力做功为零,A正确;
B.由于运动员起跳过程中,地面对运动员有弹力,并且有一定的作用时间,因此弹力的冲量不为零,B错误;
C.动员从离开地面到运动到最高点的过程中,只有重力做功,因此机械能守恒,C正确;
D.由于运动过程是斜向上起跳,因此落地时竖直速度为,而水平方向速度不为零,因此合速度大于,D错误。
故选AC。
16.(1)①102.5m;②16400kg∙m/s(2)时刻速度小于;a-t图像的面积等于速度变化量;
【详解】
(1)①上升器的加速度
时间内上升的高度
②时刻的动量大小
(2)在t时刻的加速度
则随着时间t的增加,加速度逐渐变大,则图像如图;
因a-t图像的面积等于速度变化量,则时刻速度小于。
17.(1);(2)120N
【详解】
(1)根据冲量的定义得出,物体在空中下落过程,重力的冲量为:
(2)整个过程所用得时间
对整个过程列出动量定理得
解得沙对物体的平均作用力为
18.(1)(a)4m;(b)120J;(c)1000N·s方向:竖直向下;(d)200N·s方向:沿斜面向下(2)(a)10m/s2方向:沿斜面向下;(b)x=0.05v02
【详解】
(1)a)由牛顿第二定律得
a=2m/s2
根据运动学公式
得
x=4m
b)由功的定义式得
W=Fxcs(90°-θ)=120J
c)由冲量的定义式得
IG=mgt=1000N·s
方向:竖直向下
d)由冲量的定义式得
I合=mat=200N·s
方向沿斜面向下
(2)a)由牛顿第二定律得
a’=10m/s2
方向:沿斜面向下
b)设初速度方向为正方向,由运动学规律得
x=0.05v02
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