高考物理一轮复习课时作业20动量和动量定理含答案

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动量和动量定理一、单项选择题1．[2021·江西南昌摸底考试]从同样高度由静止落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易碎，而掉在草地上不容易碎，其原因是(　　)A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，受地面的冲击力小，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力大2.[2021·广东广州一模]如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员(　　)A．过程Ⅰ的动量改变量等于零B．过程Ⅱ的动量改变量等于零C．过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量D．过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量3．[2019·全国卷Ⅰ，16]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 kgC．1.6×105 kg D．1.6×106 kg4．古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死．若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0. 2 s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是(　　)A．1 m/s B．1.5 m/sC．2 m/s D．1.8 m/s5.如图所示为某物业公司的宣传提醒牌．从提供的信息知：一枚30 g的鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45 m高)落下，能砸破安全帽．若鸡蛋壳与安全帽的作用时间为4.5×10－4 s，人的质量为50 kg，重力加速度g取10 m/s2，则安全帽受到的平均冲击力的大小约为(　　)A．1 700 N B．2 000 NC．2 300 N D．2 500 N6.[2021·河北衡水中学联考]如图所示，在一次冰壶比赛中，冰壶(可看成质点)被释放后，在水平面上做匀减速直线运动，依次经过a、b、c三点，到达c点时冰壶恰好停止．已知a、b间的距离是b、c间距离的3倍．不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)A．冰壶通过ab段所用时间小于通过bc段所用时间B．冰壶在ab段所受摩擦力的冲量等于在bc段所受摩擦力的冲量C．冰壶在ab段的动量变化量大于在bc段的动量变化量D．冰壶在ab段的动能变化量等于在bc段的动能变化量7．如图所示，物体从t＝0时刻开始由静止做直线运动，0～4 s内其合力随时间变化的关系图线为某一正弦函数，下列表述不正确的是(　　)A．0～2 s内合外力的冲量一直增大B．0～4 s内合外力的冲量为零C．2 s末物体的动量方向发生变化D．0～4 s内物体动量的方向一直不变8．[2021·山西晋中考试]如图所示，在光滑的水平面上有一质量为m的物体，它受到水平向右的力F的作用．若力F与重力mg的比值分别按A、B、C、D四个选项图中所示的方式随时间t变化(取水平向右为正方向)．已知物体在t＝0时速度为零，若用v1、v2、v3、v4分别表示上述四种受力情况下物体在2 s末的速率，则这四个速率中最大的速率所对应的图像为(　　)9．[2021·山东烟台市联考]如图所示，在水平地面上有两个完全相同的钩码A、B处于静止状态，现在挂钩处分别对A、B施加竖直向上的恒力F1和F2(F1＞F2)，使钩码都竖直向上做匀加速直线运动，A、B两个钩码各自运动一段时间后撤去竖直向上的恒力作用，已知A、B向上运动的最大高度相等．忽略空气阻力作用，设F1对钩码A的冲量大小为I1，F2对钩码B的冲量大小为I2，则(　　)A．I1＜I2 B．I1＞I2C．I1＝I2 D．以上情况都有可能10．如图所示，AB是固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道．CD是固定于竖直平面内的光滑斜面轨道，AB两点和CD两点的高度差相同且AB的弧长与斜面CD长度相等．现让小球甲从A点沿圆弧轨道下滑到B点，小球乙从C点沿斜面轨道下滑到D点，两球质量相等，以下说法正确的是(　　)A．甲球重力的冲量比乙球重力的冲量小B．甲球所受合外力的冲量比乙球所受合外力的冲量小C．两球所受轨道的支持力的冲量均为零D．两球动量的变化量相同二、多项选择题11．[2020·山东等级考模拟]第二届进博会于2019年11月在上海举办．会上展出了一种乒乓球陪练机器人，该机器人能够根据发球人的身体动作和来球信息，及时调整球拍将球击回．若机器人将乒乓球以原速率斜向上击回，球在空中运动一段时间后落到对方的台面上，忽略空气阻力和乒乓球的旋转，下列说法正确的是(　　)A．击球过程合外力对乒乓球做功为零B．击球过程合外力对乒乓球的冲量为零C．在上升过程中，乒乓球处于失重状态D．在下落过程中，乒乓球处于超重状态12．如图所示，一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s．下列说法正确的是(　　)A．球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 NB．球棒对垒球的平均作用力大小为360 NC．球棒对垒球做的功为126 JD．球棒对垒球做的功为36 J13.[2020·湖南长郡中学月考]如图所示，一竖直放置的轻弹簧，一端固定于地面上，一端与质量为3 kg的物块B固定在一起，质量为1 kg的物块A放于B上．现在A和B正在一起竖直向上运动，当A、B分离后，A上升0.2 m到达最高点，此时B的速度方向向下，弹簧为原长，则从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)A．A、B分离时B的加速度为gB．弹簧的弹力对B做的功为零C．弹簧的弹力对B的冲量大小为6 N·sD．B的动量变化量为零三、非选择题14．如图所示，在水平光滑的轨道上有一辆质量为300 kg，长度为2.5 m的装料车，悬吊着的漏斗以恒定的速率100 kg/s向下漏原料，装料车以0.5 m/s的速度匀速行驶到漏斗下方装载原料．(1)为了维持车速不变，在装料过程中需用多大的水平拉力作用于车上才行；(2)车装完料驶离漏斗下方仍以原来的速度前进，要使它在2 s内停下来，需要对小车施加一个多大的水平制动力．课时作业(二十)1．解析：从同样高度由静止下落的玻璃杯，由自由落体运动规律可知v＝eq \r(2gh)，故掉到水泥地面和草地时速度大小相同，动量大小相同，选项A错误；无论掉到水泥地面还是草地上，与地面碰撞后的速度都是零，故动量改变量相同，选项B错误；由于水泥地面相比于草地硬，玻璃杯与地面碰撞作用的时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面碰撞作用的时间长，故相同的动量变化，掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢，选项C正确；由动量定理FΔt＝Δp可知，掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，作用的时间Δt短，受到地面的冲击力F大，掉在草地上的玻璃杯与地面接触时，作用的时间Δt长，受到地面的冲击力F小．选项D错误．答案：C2．解析：本题考查动量改变量的判断．过程Ⅰ中动量改变量等于重力的冲量，即为mgt，不为零，故A错误，C正确；运动员入水前的速度不为零，末速度为零，过程Ⅱ的动量改变量不等于零，故B错误；过程Ⅱ的动量改变量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误．答案：C3．解析：设某次实验中该发动机向后喷射的气体的质量为m，以这部分气体为研究对象，根据动量定理有：Ft＝mv－0，解得m＝eq \f(Ft,v)＝eq \f(4.8×106×1,3×103) kg＝1.6×103 kg，故选项B正确，选项A、C、D错误．答案：B4．解析：根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子撞击树桩后速度为零，根据动量定理有－Ft＝0－mv，所以v＝eq \f(Ft,m)＝eq \f(mgt,m)＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s.故选项C正确．答案：C5．解析：鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45 m高)落下，可近似看成是自由落体运动，则根据v2＝2gh可得落到安全帽上的瞬时速度为v＝30 m/s，鸡蛋壳与安全帽碰撞的过程，由动量定理得：FΔt＝Δp，即有：F＝eq \f(Δp,Δt)＝eq \f(mv,Δt)＝eq \f(30×10－3×30,4.5×10－4) N＝2 000 N，选项B正确．答案：B6．解析：将冰壶的运动看作反方向的初速度为零的匀加速直线运动，由x＝eq \f(1,2)at2知，冰壶通过ab段所用时间等于通过bc段所用时间，A错误；冰壶在运动过程中所受摩擦力不变，由I＝Ft知，ab段冰壶所受摩擦力的冲量等于bc段冰壶所受摩擦力的冲量，B正确；冰壶所受的合力为摩擦力，由动量定理知，冰壶在ab段动量变化量等于在bc段动量变化量，C错误；由动能定理知，冰壶在ab段动能变化量大于在bc段动能变化量，D错误．答案：B7．解析：根据F － t图像面积表示冲量，可知在0～2 s内合外力的冲量一直增大，A正确；0～4 s内合外力的冲量为零，B正确；2 s末冲量方向发生变化，物体的动量开始减小，但方向不发生变化，0～4 s内物体动量的方向一直不变，C错误，D正确．答案：C8．解析：物体运动过程中，受重力、支持力和拉力的作用，合外力等于拉力，根据动量定理，有I＝mv－0，故物体在0～2 s内受到的冲量最大时，物体在2 s末的速率最大，图中eq \f(F,mg) －t 图像与t轴所围图形的面积与冲量大小成正比，t轴上方的冲量为正，t轴下方的冲量为负，由于A选项图中冲量的矢量和最大，故A选项中图像对应的物体在2 s末的速率最大．故A正确．答案：A9．解析：本题考查动量定理知识，以及理解能力、推理能力，体现了物理观念中运动与相互作用观念的要素和科学思维中模型建构、科学推理、科学论证的要素．设钩码A、B的质量为m，因F1＞F2，由牛顿第二定律知向上做匀加速直线运动的加速度：a1＞a2，由于上升高度相同，则速度图像如图所示：根据图像可知A上升过程中运动的总时间小于B上升过程中运动的总时间．全过程根据动量定理，对A有I1－mgt1＝0，对B有I2－mgt2＝0，所以I1＜I2，故A正确，B、C、D错误．答案：A10．解析：由动能定理知甲、乙两球滑到底端时的速度大小相等，甲沿切线方向做加速度减小的加速运动，乙沿斜面做匀加速直线运动，且AB的弧长与斜面CD长度相等，画出甲、乙小球速率随时间变化的图像如图所示，根据v － t图像可知，甲运动的时间短，由I＝mgt知，甲球重力的冲量比乙球重力的冲量小，选项A正确；甲、乙两球滑到底端时的速度大小相等、方向不同，两球的动量变化大小相等、方向不同，由动量定理知，甲球所受合外力的冲量与乙球所受合外力的冲量大小相等、方向不同，选项B、D错误；两球所受轨道的支持力均不为零，由I＝FNt知，两球所受轨道的支持力的冲量均不为零，选项C错误．答案：A11．解析：球拍将乒乓球原速率击回，可知乒乓球的动能不变，动量方向发生改变，可知合力做功为零，冲量不为零，A正确，B错误；在乒乓球的运动过程中，加速度方向向下，可知乒乓球处于失重状态，C正确，D错误．答案：AC12．解析：设球棒对垒球的平均作用力为eq \x\to(F)，由动量定理得eq \x\to(F)· t＝m(v－v0)，取v＝45 m/s，则v0＝－25 m/s，代入上式，得eq \x\to(F)＝1 260 N，由动能定理得W＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)＝126 J，选项A、C正确．答案：AC13．解析：A、B分离时二者的速度、加速度相等，二者之间的相互作用力为0，对A分析可知，A的加速度aA ＝g，所以B的加速度为g，A正确；A、B分离时，弹簧恢复原长，A到达最高点时弹簧恢复原长，从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中弹簧的弹性势能变化为零，所以弹簧的弹力对B做的功为零，B正确；A、B分离后A做竖直上抛运动，可知竖直上抛的初速度v＝eq \r(2gh)＝eq \r(2×10×0.2) m/s＝2 m/s，上升到最高点所需的时间t＝eq \r(\f(2h,g))＝0.2 s，由运动的对称性可知，当A上升到最高点时B的速度为2 m/s，方向竖直向下，对B由动量定理(规定向下为正方向)得mBgt＋I弹＝mBv－(－mBv)，解得弹簧的弹力对B的冲量大小为I弹＝6 N·s，B的动量变化量Δp＝mBv－(－mBv)＝12 kg·m/s，C正确，D错误．答案：ABC14．解析：(1)设在Δt时间内漏到车上的原料质量为Δm，要使这些原料获得与车相同的速度，需加力为F，根据动量定理，有F·Δt＝Δm·v所以F＝eq \f(Δm,Δt)·v＝100×0.5 N＝50 N(2)车装完料的总质量为M＝m车＋eq \f(Δm,Δt)·t＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(300＋100×\f(2.5,0.5))) kg＝800 kg对车应用动量定理，有F′·t′＝0－(－Mv)解得F′＝eq \f(Mv,t′)＝eq \f(800×0.5,2) N＝200 N答案：(1)50 N　(2)200 N