第一章 第2节 动量定理（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业（二）　动量定理 （建议用时：40分钟） （见学生用书P115） [基础题组练] 题组一　对冲量的理解 1.下列关于冲量的说法中正确的是（　　） A.物体受到很大的冲力时，其冲量一定很大 B.当力与位移垂直时，该力的冲量为零 C.不管物体做什么运动，在相同时间内该物体重力的冲量相同 D.只要力的大小恒定，在相同时间内的冲量就恒定 答案：C 解析：由冲量的定义可知I＝FΔt，当F很大，而Δt为零时，其冲量为零，选项A错误；力的冲量只与力和作用时间有关，与位移无关，当F和Δt均不为零时，冲量不为零，选项B错误；力的大小恒定，方向不断变化，在相同的时间内，其冲量不一定是恒定的，选项D错误；不管物体做什么运动，在相同时间内，该物体的重力冲量为I＝mgΔt，因重力是恒力，故相同时间内其冲量都相同，选项C正确. 2.质量为m的运动员托着质量为M的杠铃从下蹲状态（图甲）缓慢运动到站立状态（图乙），该过程中杠铃和人的肩部相对位置不变，运动员保持乙状态站立Δt时间后再将杠铃缓慢向上举，至双臂伸直（图丙），运动员从甲到乙、从乙到丙经历的时间分别为t1、t2，则在举起杠铃的整个过程中（　　） A.地面对运动员的冲量为0 B.地面对运动员的冲量为（M＋m）g（t1＋t2） C.运动员对杠铃的冲量为Mg（t1＋t2＋Δt） D.运动员对杠铃的冲量为Mg（t1＋t2） 答案：C 解析：因缓慢运动，运动员和杠铃可视为处于平衡状态，则地面对运动员的支持力为（M＋m）g，作用时间为（t1＋t2＋Δt），故其冲量为（M＋m）g（t1＋t2＋Δt），选项A、B错误；运动员对杠铃的作用力大小为Mg，其冲量为Mg（t1＋t2＋Δt），选项C正确，D错误. 题组二　用动量定理分析生活情境 3.跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全（如图），这是由于（　　） A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小 B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小 C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小 D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小 答案：D 解析：人跳远从一定高度落下，落地前的速度一定，则初动量相同，落地后静止，末动量一定，所以人下落过程的动量变化量Δp一定，因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用时间短，根据动量定理Ft＝Δp，落在沙坑的冲量与跳在水泥地上相等，t大则F小，选项D正确. 4.安全气囊是汽车安全保障的重要设施，它与座椅安全带配合使用，可以为驾驶员与乘客提供有效的防撞保护.在汽车相撞的交通事故中，汽车安全气囊可使头部受伤的概率降低，面部手上的概率也可以大大降低.在某次交通事故中，汽车发生剧烈的碰撞，安全气囊未打开与安全气囊顺利打开相比，下列说法正确的是（　　） A.安全气囊未打开时，驾驶员的动量变化量大 B.安全气囊打开时，驾驶员的动量变化快 C.安全气囊未打开时，驾驶员受到的撞击力的冲量大 D.安全气囊打开时，驾驶员受到的撞击力小 答案：D 解析：无论安全气囊是否打开，驾驶员的初、末动量不变，动量变化量不变，由动量定理可知，驾驶员受到撞击力的冲量不变，选项A、C错误；安全气囊打开时，驾驶员速度变化的时间增加，而动量变化量不变，则动量变化慢，选项B错误；根据动量定理可知，驾驶员受到的撞击力小，选项D正确. 题组三　动量定理的理解及应用 5.（多选）某校初中毕业升学体育考试必考项目是立定跳远和中长跑.某同学参加立定跳远项目，从起跳至着地的整个过程如图所示，人在落地时总要屈腿，这样做可以（　　） A.减小地面对人的冲量 B.减小地面对人的撞击力 C.增大人的动量变化量 D.增大人的动能变化量 答案：B 解析：因为初速度一定，末速度为零，所以人的动量变化量不变，动能变化量也不变，根据动量定理有I合＝F合t＝Δp，可知冲量不变，当人屈膝时，则作用时间增加，即地面对人的撞击力减小，选项B正确. 6.如图所示，一质量为1 kg的小球从离地1.8 m高处由静止释放，不计空气阻力，碰到水平地面被竖直反弹回来，反弹高度为0.8 m，小球与地面作用时间为0.05 s，g取10 m/s2，在小球与地面碰撞的过程中，以下说法正确的是（　　） A.地面对小球的平均作用力的大小为40 N B.地面对小球的平均作用力的大小为50 N C.地面对小球的平均作用力的大小为200 N D.地面对小球的平均作用力的大小为210 N 答案：D 解析：小球从静止到刚接触地面的过程中，设落地速度大小为v1，根据机械能守恒定律可得mgh1＝m，解得v1＝6 m/s，速度方向向下.小球反弹后从地面运动到最高点的过程中，设反弹速度大小为v2，根据机械能守恒定律可得－mgh2＝－m，解得v2＝4 m/s，速度方向向上.设速度向下为正方向，碰撞过程中由动量定理可得（mg－F）t＝－mv2－mv1，解得F＝210 N，即地面对小球的平均作用力的大小为210 N，方向向上. 7.质量为1 kg的物体做直线运动，其速度—时间图像如图所示，则物体在前10 s内和后10 s内所受合外力的冲量分别是（　　） A.10 N·s，10 N·s B.10 N·s，－10 N·s C.0，10 N·s D.0，－10 N·s 答案：D 解析：由题图可知，在前10 s内初、末状态的动量相同，p1＝p2＝5 kg·m/s，由动量定理知I1＝0；在后10 s内末状态的动量p3＝－5 kg·m/s，由动量定理得I2＝p3－p2＝－10 N·s，选项D正确. 8.如图所示，用传送带给煤车装煤，平均每5 s有5 000 kg的煤粉落于车上，由于传送带的速度很小，可认为煤粉竖直下落.地面对车的阻力可忽略不计，要使车保持以v＝0.5 m/s的速度匀速前进，则应再对车施以向前的水平力的大小为（　　） A.50 N B.250 N C.500 N D.750 N 答案：C 解析：对5 s内落入车中的煤粉由动量定理得Ft＝m·Δv，则F＝＝ N＝500 N，选项C正确. [能力提升练] 9.如图甲，某篮球爱好者站在原点练习投篮，连续三次将篮球从A点抛出，篮球三次从A点抛出回到与A点等高的位置的轨迹如图乙所示，若三次抛出的初速度大小相同，球在图乙所示运动过程动量变化量分别为Δp1、Δp2、Δp3，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A.Δp3最大 B.Δp2最大 C.Δp1最大 D.Δp1＝Δp2＝Δp3 答案：C 解析：设初速度为v0，根据机械能守恒定律有m＝mv2，三次抛出的初速度大小相同，所以末速度大小相同.水平方向篮球不受外力，即Δp＝0，设初速度与竖直方向夹角为θ，从抛出点到最高点时间t＝，竖直方向由动量定理有2mgt＝Δp'，所以时间越长，动量变化量越大，由题图乙知，球在第1次运动过程动量变化量最大. 10.某机长执行紧急任务时，在万米高空突遇前挡风玻璃破裂脱落的紧急关头，机组正确处理危机，奇迹般地安全迫降.假设飞机挡风玻璃破裂时飞机的时速约为v，空中风速不计，机长面部垂直风速方向的受力面积为S，万米高空的空气密度为ρ，则机长面部受到的冲击力大小约为（　　） A.ρSv B.ρSv2 C.ρSv3 D.ρSv3 答案：B 解析：机长面部垂直风速方向的受力面积为S，空气与飞行员的相对速度等于飞机的速度v，设时间t内吹在面部的空气的质量为m，则m＝ρSvt，根据动量定理得－Ft＝0－mv＝0－ρSv2t，由牛顿第三定律解得机长面部受到的冲击力大小F'＝F＝ρSv2，选项B正确. 11.下雨是常见的自然现象，如果雨滴下落为自由落体运动，则雨滴落到地面时，对地表动植物危害极大，实际上，动植物都没有被雨滴砸伤，因为雨滴下落时不仅受重力，还受空气的浮力和阻力，使得雨滴落地时不会因速度太大而将动植物砸伤.某次下暴雨，质量为m＝2.5×10－5 kg的雨滴，从高h＝2 000 m的云层下落.（g取10 m/s） （1）如果不考虑空气浮力和阻力，雨滴做自由落体运动，落到地面经Δt1＝1.0×10－5 s速度变为零，因为雨滴和地面作用时间极短，可认为在Δt1内地面对雨滴的作用力不变且不考虑雨滴的重力，求雨滴对地面的作用力大小； （2）考虑到雨滴同时还受到空气浮力和阻力的作用，设雨滴落到地面的实际速度为8 m/s，落到地面上经时间Δt2＝3.0×10－4 s速度变为零，在Δt2内地面对雨滴的作用力不变且不考虑这段时间雨滴受到的重力、空气的浮力和阻力，求雨滴对地面的作用力大小. 解析：（1）不考虑空气浮力和阻力，雨滴做自由落体运动，落到地面的速度为 v＝＝200 m/s， 取竖直向上为正方向，设地面对雨滴的作用力大小为F，对雨滴和地面的作用过程，由动量定理得FΔt1＝0－（－mv）， 代入数据解得F＝500 N， 根据牛顿第三定律可知，雨滴对地面的作用力大小为500 N. （2）取竖直向上为正方向，对雨滴和地面作用的过程， 由动量定理得F'Δt2＝0－（－mv'）， 其中v'＝8 m/s，代入数据解得F'＝N， 根据牛顿第三定律可知， 雨滴对地面的作用力大小为N. 答案：（1）500 N　（2） N 12.体育课上，甲同学在距离地面高h1＝2.5 m处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为v0＝8.0 m/s；乙同学在离地h2＝0.7 m处将排球垫起，垫起前后球的速度大小相等，方向相反.已知排球质量m＝0.3 kg，取重力加速度g＝10 m/s2.不计空气阻力.求： （1）排球被垫起前在水平方向飞行的距离x； （2）排球被垫起前瞬间的速度v大小及方向； （3）排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I. 解析：（1）设排球在空中飞行的时间为t， 则h1－h2＝gt2，解得t＝0.6 s； 则排球在空中飞行的水平距离 x＝v0t＝4.8 m. （2）乙同学垫起排球前瞬间排球在竖直方向速度的大小vy＝gt＝6.0 m/s； 根据v＝得v＝10.0 m/s； 设速度方向与水平方向夹角为θ（如图所示）， 则有tan θ＝＝0.75. （3）根据动量定理，排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I＝2mv＝6.0 N·s. 答案：（1）4.8 m　（2）10.0 m/s，与水平方向夹角tan θ＝0.75　（3）6.0 N·s 学科网（北京）股份有限公司 $$