高效作业3 拓展与归类•专题研析1 动量定理的应用-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xxk.com 您身边的互联网+教辅意家 高效作业3[拓展与归类·专题研析1 动量定理的应用 [A级 新教材落实与巩固 (多选)如图所示,质量为m、2m的甲、乙两个同种材质的物体静止在粗 糙水平面上,某时刻,它们同时受到水平恒力F作用而运动,经过时间,同时撤 掉力F。下列叙述中正确的是(BC) ■乙 A. 在力F作用的时间内,两物体动量变化量△y<△y B. 在力F作用的时间内,两物体动量变化量ApAy乙 C. 在力F作用的时间内,两物体所受摩擦力的冲量I~I D. 在力F作用的时间内,两物体所受摩擦力的冲量1>I 【解析】由冲量的定义/一Ft可知,两物体所受恒力的冲量相同:由于两物体 的质量不同,故在相同时间内乙物体受到的摩擦力大于甲物体受到的摩擦力,摩 擦力的冲量IIz,C正确,D错误。乙物体受到合力的冲量小于甲物体受到合 力的冲量,由动量定理可知:两物体动量变化量AP>Az,A错误,B正确。 2. 如图所示,两个质量相等的小球从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面 由静止自由滑下,下滑到达斜面底端的过程中(A) A. 两个小球所受合力做功相同 B. 两个小球所受合力的冲量相同 C. 两个小球到达斜面底端的时间相同 D. 两个小球到达斜面底端时的速度相同 【解析】小球在下滑时只有重力做功,而重力做功只与高度差有关,故两利 情况下两个小球所受合力做功即重力做功相等,由mgh一12mo2得o一2gh,两小 球到达斜面底端时的速度大小相同,方向不同,A正确,D错误;两个小球在两 种情况下到达斜面底端的速度大小是相等的,但速度的方向不同,所以小球的末 动量不同,根据动量定理/一Ay三m一0,所以合力的冲量大小相等,方向是不同 独家授权侵权必究 ; 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 的,B错误;小球在斜面上做匀加速直线运动,故全程的平均速度v一v2相等 而斜面长度不同,根据x三v可知,运动时间不同,C错误。 3. 一个水龙头垂直于墙面以10m/s的速度喷出水柱,水柱的横截面积为3 X10-4m2,水柱垂直冲击竖直墙壁后变为速度为0的无数小水滴,水的密度为1 X103kg/m3,则水柱对墙壁的冲击力为(A) A. 30N B. 3N C. 15N D. 1.5N 【解析】在时间t内射到墙上的水柱质量m三Sotp,水柱受力为F,选水速方 向为正方向,由动量定理得Ft=0一mv,得F=一pSvtto=一Spo2,代入数据可得 F三一30N。由牛顿第三定律可知水柱对墙壁的冲击力为30N,故选A。 4. 某地中考体育项目“垫排球”要求一分钟垫72个能得满分,已知排球质 量为260g,有效高度为离地2m。小明同学在某次测试中一分钟连续垫了75个 假设排球每次在空中的时间相等,每次与手部平均作用时间为0.2s,则(C) A. 每次垫球后排球在空中运动的时间约为0.8s B. 垫球后球离开手的高度约为08m C. 手对球的作用力约为10.4 D. 每次垫球过程,排球克服重力做功的平均功率约为3.9W 【解析】一分钟连续垫了75个,排球每次与手部平均作用时间为0.2s,每次 垫球后排球在空中运动的时间约为1-60-75x0.275s=0.6s,选项A错误;垫球 后排球离开手的高度约为h=12galvs4lallcol(fit2))2-0.45m,选项B错误:排球 弹起的速度大小与下落到手部的速度大小相等,v三gt2一3m/s,选竖直向上为正 方向,根据动量定理得(F-mg)f=mo一(-mo),其中r=0.2s,解得F=10.4N. 选项C正确;垫球瞬间,排球克服重力做功几乎为0,则克服重力做功的功率约 为0,选项D错误。 5. 一物块在空中某位置由静止开始沿直线下落,其速度o随时间i变化的 图线如图所示。则(C) u(ms-) 0. 独家授权侵权必究 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.0om ) 您身边的互联网+教辅专家 A. 物块在第一个t时间内的位移等于在第二个4时间内的位移 B. 在第一个t时间内合力做的功在数值上小于在第二个t时间内合力做的 功 C. 在第一个t.时间内重力的冲量等于在第二个时间内重力的冲量 D. 在第一个。时间内合力的冲量大小小于在第二个t时间内合力的冲量大 小 【解析】在o-图像中,图线与时间轴围成的面积表示物块的位移,由题图可 知,物块在第一个时间内的位移小于在第二个如时间内的位移,A错误。根据 动能定理可知,合力对物块做的功等于动能的改变量,由题图可知,在第一个t 时间内动能的变化量大小等于在第二个】。时间内动能的变化量大小,则在第一个 t.时间内合力做的功在数值上等于在第二个t时间内合力做的功,B错误。根据 冲量定义1一mgt,可知在第一个t时间内重力的冲量等于在第二个t。时间内重力 的冲量,故C正确。根据动量定理可知,合力的冲量等于物块动量的变化量,因 两个过程动量变化量大小相等,则在第一个。时间内合力的冲量大小等于在第二 个时间内合力的冲量大小,故D错误。 6. 一种拓展训练的团队合作项目“鼓动人心”如图所示。每个队友都 拉着其中一条绳子,通过绳子控制鼓面来颠球,借助全体队员的共同努力,完成 颠球目标。某次颠球过程,质量为250g的排球从静止下落45cm击中鼓面,被队 员齐心协力竖直弹回原高度,排球与鼓面的接触时间为0.1s,不计空气阻力,g 取10m/s2。下列说法正确的是(D) A. 从落下到弹回原处的过程中,排球重力的冲量为0 B. 鼓面向上颠球的过程中,鼓面对排球的冲量等于排球动量的变化量 C. 若队员齐心协力,可以使鼓面与每根绳子始终处于同一水平面上 D. 鼓面向上颠球的过程中,鼓面对排球的平均作用力大小为17.5N 【解析】冲量等于作用力与时间的乘积,显然排球从落下到弹回原处的过程 独家授权侵权必究 & 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.2xxk.oom 您身边的互联网+教辅专家 中,排球重力的冲量不为0,A错误;根据动量定理,鼓面向上颠球的过程中,鼓 面对排球的作用力与排球重力的合力的冲量等于排球动量的变化量,B错误;因 鼓有重力,所以鼓面与每根绳子不可能在同一平面上,C错误:在排球与鼓面接 触的时间内,根据动量定理有(F一mg)t=mo一(-mo),其中n==2gh=3m/s. 得F-17.5N,D正确。 7. 用豆粒模拟气体分子,可以模拟气体压强产生的原理。如图所示,从距 秤盘80cm高度把1000粒豆粒连续均匀地倒在秤盘上,持续作用时间为1s,豆 粒弹起时坚直方向的速度大小变为碰前的一半。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次 目碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞的极短时间内,碰撞力远天干豆粒受到的重力 ,己知1000粒豆粒的总质量为100g。在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为 B) A.0.2N B.0.6N C.10N D.1.6N 【解析】设豆粒从80cm高处落到秤盘上时速度为v.则v21=2gh.v.三2gh -2x10x0.8m/s=4m/s.=12,=2m/s. 设向上为正方向,根据动量定理得F =nr-(-m).则F=m2+mvIt=0.1x2+0.1x41N=0.6N.由牛顿第三定律 可知,秤盘受到的压力大小F=F=0.6N B正确。 8. (多选)如图甲所示,一质量为n的物体静止在水平面上,自一0时刻起 对其施加一竖直向上的力F,力F随时间!变化的关系如图乙所示。已知当地重 力加速度为g,空气阻力不计。在物体上升过程中,下列说法正确的是(BC) A. 在0~时间内拉力F的冲量为0 B. 在0~o时间内拉力F所做的功为0 C. 物体在上升过程中的最大速度为gf 独家授权侵权必究 。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.com ) 身边的互联网+教辅专家 D. 在4时刻物体的速度为0 【解析】根据冲量定义I一Ft知,在0~^时间内,力F不为0,故力F的冲 量不为0,故A错误。在0~t。时间内,由题图知F~mg,物体静止,力F所做的 功为0,故B正确。由题图可知,在t~3t内,Fmg,物体在这段时间内一直向 上加速运动,在3t。时刻,物体具有上升过程中的最大速度;在3t。时刻之后,由 于F<mg,物体减速上升,所以从t。到3t,运用动量定理有I-I一n一0,结 合F-t图像围成的面积表示力F的冲量可知l=12mg(3t-b)+mg2to=3mgl ,I =mg(3t-t)-2mga,联立求得三gt;故C正确。从31到4t,运用动量定理 得l'-I'g=12mgte-mgt =mo-mv,结合图像得v=12gt,并不为0,故D错误 9. (多选)床运动是一项运动员利用蹴床表现杂技技巧的竞技运动。一名质 量为50kg的运动员从离床1.8m处自由下落,若从运动员接触删床到运动员降 至最低点经历了0.2s,g取10m/s2,不计空气阻力,则这段时间内,下列说法正 确的是(ABC) A. 运动员受到合力的冲量大小为300Ns B. 重力的冲量大小为100Ns C. 运动员的动量变化量大小为300Ns D. )床对运动员的冲量大小为200Ns 【解析】根据运动学规律可知,运动员在接触床瞬间的速度大小为o一2gh 一6m/s,从运动员接触雕床到运动员降至最低点的过程中,运动员动量变化量大 小为Ap=mo=300Ns,根据动量定理可知运动员受到合力的冲量大小为I=Ay 300Ns,故A、C正确;根据冲量的定义可知,从运动员接触床到运动员降至 最低点的过程中,重力的冲量大小为一mgt一100Ns,故B正确;设黝床对运 动员的冲量大小为,取竖直向上为正方向,则由动量定理有1一I.一Ay,代入数 据解得12一400Ns,故D错误。 [B级 素养养成与评价] 10. 2023年4月7日,由中国航空工业全新研制的四吨级先进双发多用途 直升机“吉祥鸟”AC332,在天津滨海新区圆满完成全状态首次飞行。“直祥鸟” AC332在无风的情况下悬停在空中时的照片如图所示。“古祥鸟”直升机的质量为 M,蝶旋桨向下推空气时使空气获得的速度大小为o,忽略尾翼蝶旋桨消耗的能量 独家授权侵权必究 & 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.com) 您身边的互联网+教辅专家 重力加速度为g。下列说法正确的是(D) A.“吉祥鸟”直升机悬停在空中,空气对“吉祥鸟”直升机的冲量为( B. 单位时间内,“吉祥鸟”直升机对空气所做的功为12M C. 单位时间内被蝶旋桨向下推出的空气质量为Mg2y D. “吉祥鸟”直升机的发动机消耗的功率为/2Mg 【解析】“吉祥鸟”直升机悬停在空中,空气对“吉祥鸟”直升机的作用力不 为0,空气对“吉祥鸟”直升机的冲量不为0,故A错误;设空气对“吉样鸟”直 升机的作用力大小为F,则有F一Mg,设t时间内被蝶旋桨向下推出的空气质量 为m,直升机对空气的作用力为F,根据动量定理可得Ft一Ft一mo,联立可得单 位时间内被蝶旋桨向下推出的空气质量为m。三mt一Mgv,故C错误;“吉祥鸟”直 升机,时间内对空气所做的功为W一12mo,“吉祥鸟”直升机在单位时间内对空 气所做的功即发动机消耗的功率为P一Wt一12t-12Mgo,故B错误,D正确。 11. [2023湖州中学检测]一宇宙飞船的正面截面积S一2m②,飞船以=3 ×10m/s的相对速度飞入一宇宙微粒尘区。此微粒尘区每1m3空间中有一个微粒 每一个微粒的平均质量m三2×10-7kg。假设微粒与飞船外壳碰撞后附着于飞船上 要使飞船速度不变,飞船的牵引力应增加(B) A. 3.6X103N B. 3.6N C. 1.2×10-3N D.1.2N 【解析】设在时间1内与飞船碰撞并附着于飞船上的微粒总质量为M,则M -vtSm,设飞船对微粒的作用力大小为F,由动量定理知Ff一Mo,联立解得F v*Sn,代入相关数据得F一3.6N,根据牛顿第三定律知,微粒对飞船的作用力大 小为3.6N。要使飞船速度不变,根据平衡条件知:飞船的牵引力应增加3.6N. 故选B。 [2023南京中学检测](1)如图所示,一个质量为m的物体,初速度为v。 在水平方向的力F(恒力)的作用下,经过一段时间t后,速度变为。请根据上述 情境,利用牛顿第二定律推导动量定理,并写出动量定理表达式中等号两边物理 量的物理意义。 独家授权侵权必究 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 n.2xxk.com) 身边的互联网+教辅专家 (2)高空坠物很危险。一球形面团,质量为1kg,从20m高的楼层上掉下,落 在坚硬的水泥地面上,被摔成薄片。若面团与地面的作用时间约为0.1s,试估算 地面受到平均冲击力的大小. 答案:(1)见解析(2)210N 【解析】(1)根据牛顿第二定律有F一m 加速度的定义式为a一4v4一v'-4t 联立可得F△一n'一m 其中FAi表示物体所受合力的冲量,mo一no表示物体动量的变化量。 (2)面团刚落地时的速度 -2gh 解得v-20m/s 面团与地面碰撞过程,以坚直向上为正方向,由动量定理可得 (F-mg)t-0-(-mo) 解得面团受到的支持力 F-210N 根据牛顿第三定律,地面受到的平均冲击力大小 F -F-210N 13. 在2022年北京冬季奥运会的跳台滑雪项目中,运动员从起滑台起滑, 在助滑道上获得高速度,于台端水平飞出,之后在着陆坡着陆滑行直至停止。着 陆坡可看作倾角为0一37*的斜面,运动员连同滑雪板的总质量m=80kg。某次试 跳通过携带的传感器显示运动员离开台端O点的速度为30m/s,落到着陆坡上的 M点,如图所示。不计运动员所受空气阻力的影响,重力加速度g取10m/s2,sin 37-35,c0s37*-45. (1)求运动员从O点运动到M点的时间 (2)运动员落到斜坡上顺势屈腿以缓冲,使他垂直于斜坡的分速度在0.80s的 时间内减小为0,求缓冲阶段斜坡对运动员的平均弹力的大小 独家授权 侵权必究 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 n.2xxk.com 您身边的互联网+教辅专家 答案:(1)4.5s(2)2440N 【解析】(1)设运动员从O点运动到M点的时间为4,由位移偏角公式可得tan 9-x=12o0t-gt2v( 解得-4.5s (2)运动员落到M点时竖直分速度v.三gt=45m/s 运动员在M点时垂直于斜坡向下的分速度为 -0.cos37o-vsin37*-18m/s 设缓冲阶段斜坡对运动员的平均弹力的大小为F,以垂直斜坡向上为正方向 由动量定理可得 (F-mgcos37*)r-0-(-nro) 解得F-2440N 独家授权侵权必究