第1章 专题提升课1 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用Word(教科版)

1．严冬树叶结有冰块，人在树下经常出现冰块砸到头部的情况。若冰块质量为150 g，从离人约45 cm的高度无初速度掉落，砸到头部后冰块未反弹，头部受到冰块的冲击时间约为0.2 s，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，下列分析正确的是(　　) A．冰块接触头部之前的速度约为2 m/s B．冰块对头部的冲量大小约为0.75 N·s C．冰块对头部的平均作用力大小约为2.25 N D．冰块与头部作用过程中冰块的动量变化量大小约为0.3 kg· m/s 解析：选B。冰块接触头部之前，做自由落体运动，由公式v2＝2gh，代入数据，解得v＝3 m/s，故A错误；冰块撞击头部过程，以竖直向上为正方向，由动量定理得I－mgt＝mv，代入数据，得I＝0.75 N·s，故B正确；由冲量公式I＝Ft，代入数据，得F＝3.75 N，故C错误；冰块与头部作用过程中冰块的动量变化量大小约为Δp＝mv＝0.15×3 kg· m/s＝0.45 kg· m/s，故D错误。 2．(多选)某游乐园入口旁有一人造喷泉，喷出的水柱将一质量为0.4 kg的卡通玩具稳定地悬停在空中。水柱从横截面积为15 cm2的喷口持续以速度6 m/s竖直向上喷出；玩具底部为平板，面积为10 cm2；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向水朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为103 kg/m3，重力加速度大小g取10 m/s2，则(　　) A．喷泉单位时间内喷出的水的质量为9 kg B．喷泉单位时间内喷出的水的质量为6 kg C．玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为1.6 m D．玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为 m 解析：选AC。喷泉单位时间内喷出的水的质量m＝ρv0tS1＝103×6×1×15×10－4 kg＝9 kg，A正确，B错误；设很短的Δt时间内喷到玩具底面水的质量为Δm，在高度为h处，撞击玩具前水的速度为v，玩具底部的平板面积S2为10 cm2，则有Δm＝ρvΔtS2，水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝Δmv，设水对玩具的作用力的大小为F，以竖直向上为正方向，根据动量定理有FΔt＝Δp，由于玩具在空中悬停，由力的平衡有F＝Mg，联立以上各式解得v＝，由能量守恒定律有(Δm)v2＋Δmgh＝(Δm)v，解得h＝－＝1.6 m，C正确，D错误。 3.(多选)(2024·四川内江威远中学校考)高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一个质量为16 kg的铁盒开口向下倒顶在空中，铁盒悬停在到水枪口的距离为1.8 m处。已知水以恒定速率从横截面积S＝10－3 m2的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，水流以不变的速率竖直返回；忽略水在与铁盒作用时水所受的重力的影响，水的密度为103 kg/m3，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．水冲击铁盒后以5 m/s的速率返回 B．水枪的输出功率为5 kW C．水从水枪口喷出的速度为10 m/s D．铁盒悬停受到水的冲击力为160 N 解析：选CD。设水从水枪口喷出的速度为v0，以竖直向下为正方向，极短时间Δt内水与铁盒作用过程中，对水由动量定理可得FΔt＝mv－(－mv)＝2ρVv＝2ρv0ΔtSv，可得F＝2ρv0Sv，水从枪口喷出到铁盒处有v2－v＝－2gh，其中h＝1.8 m，根据铁盒受力平衡可知F＝m铁盒g＝160 N，综上解得v＝8 m/s，v0＝10 m/s，故A错误，C、D正确；时间Δt内从枪口喷出的水的动能E＝mv＝ρSv0Δt·v，则水枪的输出功率P＝，联立解得P＝0.5 kW，故B错误。 4．(2024·陕西榆林联考)航天器中常用离子推进器提供动力，如图所示的是离子推进器内部结构示意图，从P处注入推进剂，从A处电离出正离子，经B、C间的电场加速后喷出，B、C间加的电压为U，正离子进入B、C间电场时的初速度忽略不计。已知推进器单位时间喷出的离子质量为m，航天器获得的推力为F，则电场中离子运动的等效电流大小为(　　) A． B． C． D． 解析：选C。设电场中离子运动的等效电流大小为I，t时间内，被加速的离子的电量q＝It，根据动能定理可得qU＝mtv2，根据动量定理可得Ft＝mtv，联立解得I＝。 5．(2024·山东滨州联考期中)一物理兴趣小组利用如下装置研究竖直运行电梯中物体的超失重问题：将力传感器上端固定在电梯天花板上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯在1楼和6楼之间从静止开始运行然后再到静止的过程中，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是(　　) A．在c时刻，电梯下降速度达到最大 B．a到f的过程中钩码受拉力的总冲量为零 C．图形abc的面积小于图形def的面积 D．a到f的过程中钩码受合力的总冲量为零 解析：选D。由题图可知，钩码所受的重力G＝2 N，在a到c过程中，拉力F都大于重力，说明电梯处于超重状态，加速度向上，即电梯加速上升，在c时刻，电梯上升速度达到最大，故A错误；钩码始终受到拉力作用，拉力的冲量不为零，故B错误；图像中图线与坐标轴围成的面积表示力对时间的积累，即冲量，由题图可知，从a到f记录了电梯的一个运动过程，先向上加速(a到c过程)，然后匀速(c到d过程)，最后减速(d到f过程)，即加速过程和减速过程的动量变化量大小相等，合外力的冲量等于动量的变化量，由题图知图形abc的面积等于图形def的面积，从a到f的过程中钩码的速度从零变到零，所以动量变化量为零，则所受合力的总冲量为零，故C错误，D正确。 6.(2024·江苏苏州统考)如图所示，一玩具水枪的枪口直径为d，水的密度为ρ，水平出射速度为v，垂直击中竖直目标后以大小为0.2v的速度反向溅回，则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为(　　) A．1.2πd2ρv2 B．0.3πd2ρv2 C．1.2πd2ρv D．0.3πd2ρv 解析：选B。时间t内流经水枪枪口的水的体积V＝vtS＝πvtd2，t时间内冲到目标的水的质量m＝ρV，取初速度方向为正方向，根据动量定理有－Ft＝－0.2mv－mv，解得水受到的作用力F＝0.3πd2ρv2，由牛顿第三定律可得，水柱击中目标的平均冲击力大小为0.3πd2ρv2。 7．(多选)质量为m的小物块在水平恒力F的作用下由静止开始运动，F作用时间t后撤去，小物块又经时间t后到达桌面边缘并冲出。在空中，小物块经过时间2t后落地，落地时动能为Ek，水平距离及水平桌面的高度均为L0。设小物块与桌面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，不计空气阻力，下列选项正确的是(　　) A．F＝μmg＋mg B．F＝2μmg＋mg C．Ek＝μmgL0＋mgL0 D．Ek＝mgL0 解析：选BD。小物块飞出桌面后做平抛运动，水平方向速度v0＝，竖直方向L0＝g×(2t)2，以水平向右为正方向，根据动量定理有Ft－μmg×2t＝mv0，联立得F＝2μmg＋mg，故A错误，B正确；根据机械能守恒定律有Ek＝mv＋mgL0，结合v0＝，L0＝g×(2t)2，联立得Ek＝mgL0，故C错误，D正确。 8.(2024·江苏徐州高二期中)如图所示，长为L的水平细线一端固定在O点，另一端连一个质量为m的小球，将小球由静止释放，经时间t，小球运动至最低点B，已知重力加速度为g，空气阻力不计。在小球从A运动到B的过程中(　　) A．重力的冲量大小为mgt B．细线拉力的冲量为0 C．小球动能的增加量为2mgL D．小球动量的增加量为m 解析：选A。根据冲量的定义式可知，重力的冲量大小IG＝mgt，故A正确；小球从A运动到B的过程中，根据动能定理有mgL＝ΔEk，即小球动能的增加量为mgL，故C错误；小球从A运动到B的过程中，根据动能定理有mgL＝mv2，解得v＝，则小球动量的增加量Δp＝mv－0＝m，故D错误；令细线拉力的冲量在水平方向上的分量为Ix，在竖直方向上的分量为Iy，根据动量定理可知，在竖直方向上有Iy＋mgt＝0－0，在水平方向上有 Ix＝mv－0＝m，根据矢量合成，可知细线拉力的冲量为I2＝I＋I，解得I＝m，即细线拉力的冲量不为0，故B错误。 9．(2024·江苏省镇江第一中学校联考)篮球是奥运会的核心比赛项目，深受广大球迷的喜欢。假设一篮球在空中水平向右抛出，落地后又反弹，已知第一次落地与地面的接触时间Δt＝0.2 s。篮球的抛出点高度、两次落点的位置、第一次反弹后的高度等数据如图所示。已知该篮球质量为0.6 kg，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求该篮球： (1)从抛出到第一次落地的过程中重力的冲量I1； (2)第一次与地面接触过程中所受地面的平均弹力的大小； (3)第一次与地面接触过程中所受摩擦力的冲量I2。 解析：(1)下落过程h1＝gt 解得t1＝0.8 s 此过程中重力的冲量I1＝mgt1＝4.8 N·s 方向竖直向下。 (2)刚要落地时的速度大小vy1＝＝8 m/s 方向向下，刚要离开地面时的速度 vy2＝＝6 m/s 方向向上，规定竖直向上为正方向，对篮球在竖直方向上由动量定理得 (N－mg)Δt＝mvy2－(－mvy1) 解得N＝48 N。 (3)根据t2＝ ＝0.6 s 落地前的水平速度v1x＝＝3 m/s 反弹后的水平速度v2x＝＝2 m/s 对篮球在水平方向上由动量定理得 I2＝mv2x－mv1x＝－0.6 N·s 摩擦力的冲量大小为0.6 N·s，方向水平向左。 答案：(1)4.8 N·s，方向竖直向下　(2)48 N (3)0.6 N·s，水平向左 学科网（北京）股份有限公司 $