内容正文:
动量拔高练习卷
一、单选题
1.广东选手吴瑞庭在2025年8月4日全国田径锦标赛上创造了男子三级跳远17米68的成绩,打破了尘封近16年的亚洲和全国纪录。如图所示,急行跳远由助跑、起跳、腾空与落地等动作组成,空气阻力不能忽略,下列说法正确的是( )
A.助跑是为了增大运动员自身的惯性
B.蹬地起跳时,运动员处于失重状态
C.从起跳后到最高点过程中,运动员的重力势能增加
D.从起跳到落地过程中,运动员动量不变
2.物体运动状态的变化可用其动量与位移的变化关系图像中的一条曲线来描述。假如一质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,则对应的图像可能是( )
A. B. C. D.
3.我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十颗卫星构成,目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中,原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动,如图所示。下列说法正确的是( )
A.在轨道1与在轨道2运行比较,卫星在P点的加速度不同
B.在轨道1与在轨道2运行比较,卫星在P点的动量不同
C.卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能
4.体育课上,小华将质量m = 2kg的实心球(可视为质点)从离水平地面高h = 1.5m处水平抛出,落地点距抛出点的水平距离x = 9m。忽略空气阻力,g取10m/s2,则球落地瞬间( )
A.速度大小为 B.重力的功率为
C.动量大小为 D.速度方向与初速度方向夹角的正切值为3
5.如图所示,、两个恒星绕、连线上的点做匀速圆周运动,形成一个稳定的双星系统。已知、两恒星的运动半径之比为,则、两恒星的动量大小之比为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,一物块(可视为质点)以初速度从足够长的固定斜面底端上滑,运动过程中所受的阻力f与位移大小成正比。取沿斜面向上为正方向,则物块沿斜面向上运动过程的动能、动量p随位移x的图像,正确的是( )
A. B.
C. D.
7.如图,竖直固定圆环的最低点与环上不等高的两点之间固定有光滑的直轨道,可视为质点的甲、乙两小球分别沿两轨道由静止从、运动到点,到最低点时两球重力做功的功率相同,则两小球( )
A.质量相同 B.运动过程中加速度大小相同
C.到最低点时动能相同 D.到最低点时动量大小相同
8.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.同一物体,动量越大,速度越大
B.的动量小于的动量
C.物体的动能不变,其动量一定不变
D.做匀速圆周运动的物体,其动量不变
9.一个质量为0.5kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动(如图)。碰撞前后钢球的动量变化( )
A.0 B.3kg∙m/s C.6kg∙m/s D.18kg∙m/s
10.质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面上,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,关于小球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W,下列说法正确的是( )
A.Δp=2kg·m/s W=2J
B.Δp=2kg·m/s W=-2J
C.Δp=0.4kg·m/s W=-2J
D.Δp=-0.4kg·m/s W=2J
二、多选题
11.在离地面同一高度有质量相同的三个小球A、B、C,A球以速度竖直上抛,B球以速度平抛,C球做自由落体运动,最终都落在同一水平地面上。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.A、B、C球落地前瞬间的动量相等
B.B球与C球下落过程中动量的改变量相同
C.A球下落地过程中受重力冲量最大
D.下落过程中A、C两球的动量改变量方向与B球的动量改变量方向相反
12.惠州选手潘家杰拿下了第十五届全运会滑板比赛男子街式项目冠军。其比赛部分场景简化如图所示,选手和滑板总质量为,以速度从高度处的平台末端水平飞出,并在空中保持同一姿态落在水平地面上。忽略空气阻力,取重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.选手在空中做匀变速曲线运动
B.选手在空中的运动时间与大小有关
C.选手着地前瞬间,重力的瞬时功率为
D.选手落回水平地面前瞬间的动量大小为
13.如图所示,粗糙斜面固定在水平地面上,木块以一定的初速度从斜面底端冲上斜面后又滑回斜面底端。则木块( )
A.上滑过程的时间大于下滑过程的时间
B.上滑过程的加速度小于下滑过程的加速度
C.上滑过程与下滑过程损失的机械能相等
D.上滑过程的动量变化量大于下滑过程的动量变化量
14.在坡道滑雪中,一运动员从斜面自由下滑做匀加速直线运动,滑到水平面做匀减速直线运动,最后停在水平面,其运动过程中动量的大小p和重力做功W随时间t、重力势能Ep和机械能E随水平位移x变化的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
15.某玩具电动汽车的生产厂家在测试玩具车的性能时,让玩具车在平直的轨道上以恒定的加速度启动,通过计算机描绘了玩具车匀加速阶段的图像如图所示,横轴为玩具车的位移,已知汽车的质量为,阻力与玩具车重力的比值为,。则下列说法正确的是( )
A.玩具车在匀加速阶段的牵引力大小为
B.玩具车的额定功率为
C.的过程所用的时间为
D.玩具车能达到的最大速度为
三、解答题
16.如图所示,质量为m的茶杯(视为质点)放在水平餐桌的转盘上,茶杯到转轴的距离为r,转盘以周期T匀速转动时,茶杯与转盘保持相对静止。求:
(1)茶杯所受的摩擦力大小f;
(2)时间内茶杯的动量变化量大小。
17.将质量为的小球,从距水平地面高处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2求:
(1)平抛运动过程中小球动量的增量Δp;
(2)小球落地时的动量p′。
18.质量为0.1kg的小球从1.25m高处自由落下,与地面碰撞后反弹回0.8m高处。取竖直向下为正方向,且g=10 m/s2,求:
(1)小球与地面碰前瞬间的动量;
(2)球与地面碰撞过程中动量的变化。
19.如图所示,质量为的木块在倾角的足够长的斜面上以1m/s2的加速度由静止开始下滑,已知:,,取,求
(1)求滑动摩擦因数;
(2)求4s末物体动量;
(3)4s末重力的瞬时功率。
20.物块A的质量为2.0kg,放在水平面上,在水平力F作用下由静止开始做直线运动,水平力F随物块的位移s变化的规律如图所示。最后物块停在距出发点28m处。
⑴试分段说明物块A的运动情况及加速度情况。
⑵求物块开始运动后5s末的动量。
答案第10页,共12页
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动量拔高练习卷
一、单选题
1.广东选手吴瑞庭在2025年8月4日全国田径锦标赛上创造了男子三级跳远17米68的成绩,打破了尘封近16年的亚洲和全国纪录。如图所示,急行跳远由助跑、起跳、腾空与落地等动作组成,空气阻力不能忽略,下列说法正确的是( )
A.助跑是为了增大运动员自身的惯性
B.蹬地起跳时,运动员处于失重状态
C.从起跳后到最高点过程中,运动员的重力势能增加
D.从起跳到落地过程中,运动员动量不变
【答案】C
【详解】A.惯性只与质量有关,助跑不能增大运动员自身的惯性,A错误;
B.蹬地起跳时,运动员有竖直向上的加速度,处于超重状态,B错误;
C.空气阻力不能忽略,则从起跳到最高点过程,运动员要克服空气阻力做功,有机械能损失,因此运动员重力势能增加,机械能减小,C正确;
D.从腾空到落地,运动员所受合力不为零,运动员的动量改变,D错误。
故选C。
2.物体运动状态的变化可用其动量与位移的变化关系图像中的一条曲线来描述。假如一质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,则对应的图像可能是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有
而动量为
联立可得
动量关于为幂函数,且,故正确的相轨迹图像为D。
故选D。
3.我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十颗卫星构成,目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中,原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动,如图所示。下列说法正确的是( )
A.在轨道1与在轨道2运行比较,卫星在P点的加速度不同
B.在轨道1与在轨道2运行比较,卫星在P点的动量不同
C.卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能
【答案】B
【详解】A.对卫星,根据牛顿第二定律有
解得
由于卫星在轨道1与在轨道2运行时,卫星在P点距地球的距离相等,故加速度相同,故A错误;
B.卫星由轨道1变为轨道2,需要加速,则轨道2的速度要大一些,所以卫星在P点的动量轨道2的大于轨道1的,故B正确;
C.卫星在轨道2的不同位置受到的万有引力大小相同,但方向不同,故产生的加速度大小相同,方向不同,故卫星在轨道的不同位置都具有不同加速度,故C错误;
D.轨道1是一个椭圆轨道,由开普勒第二定律可得,卫星离地球越近,速度越大,则卫星在轨道1上除了关于地球对称的位置外,各位置具有不同的动能,故D错误。
故选B。
4.体育课上,小华将质量m = 2kg的实心球(可视为质点)从离水平地面高h = 1.5m处水平抛出,落地点距抛出点的水平距离x = 9m。忽略空气阻力,g取10m/s2,则球落地瞬间( )
A.速度大小为 B.重力的功率为
C.动量大小为 D.速度方向与初速度方向夹角的正切值为3
【答案】B
【详解】A.根据平抛运动规律,将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。竖直方向,有
得飞行时间
水平方向有
得初速度
落地瞬间的竖直速度为
可得落地瞬间的速度大小为,故A错误;
B.重力的功率,故B正确;
C.球落地瞬间动量大小为,故C错误;
D.速度方向与初速度方向(水平)夹角的正切值,故D错误。
故选B。
5.如图所示,、两个恒星绕、连线上的点做匀速圆周运动,形成一个稳定的双星系统。已知、两恒星的运动半径之比为,则、两恒星的动量大小之比为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】双星绕、连线上的点做匀速圆周运动。满足
因双星互绕的角速度相同,故、两恒星的动量大小之比
故选D。
6.如图所示,一物块(可视为质点)以初速度从足够长的固定斜面底端上滑,运动过程中所受的阻力f与位移大小成正比。取沿斜面向上为正方向,则物块沿斜面向上运动过程的动能、动量p随位移x的图像,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AB.物块沿斜面向上运动过程中,设斜面倾角为,由动能定理
由于阻力与位移大小成正比,所以
解得
可见是关于的二次函数,图像开口向下的抛物线,随增大,的减小速率逐渐变快,故AB错误。
CD.根据
解得
这是关于的根号下的二次函数,图像为凸向轴的曲线,故C错误,D正确。
故选D。
7.如图,竖直固定圆环的最低点与环上不等高的两点之间固定有光滑的直轨道,可视为质点的甲、乙两小球分别沿两轨道由静止从、运动到点,到最低点时两球重力做功的功率相同,则两小球( )
A.质量相同 B.运动过程中加速度大小相同
C.到最低点时动能相同 D.到最低点时动量大小相同
【答案】C
【详解】B.设任一直轨道的倾角为,圆的半径为,由几何关系可得轨道的长为,小球运动的加速度为,与轨道的倾角有关,B错误;
A.根据,可知小球运动的时间,与轨道的倾角无关.由于到最低点时重力的瞬时功率,由于倾角不同.功率相同,所以小球的质量不同,A错误;
C.由于,所以小球到最低点的动能相同,C正确;
D.小球到最低点时的动量大小为,与轨道的倾角有关,D错误。
故选C。
8.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.同一物体,动量越大,速度越大
B.的动量小于的动量
C.物体的动能不变,其动量一定不变
D.做匀速圆周运动的物体,其动量不变
【答案】A
【详解】A.动量,同一物体质量不变,动量越大,速度必然越大,故A正确;
B.动量是矢量,正负表示方向,大小比较绝对值,因为,故B错误;
C.同一物体,动能不变说明速度大小不变,但方向可能变化(如匀速圆周运动),动量是矢量,方向改变则动量改变,故C错误;
D.匀速圆周运动中速度方向时刻变化,动量方向随之变化,故动量变化,故D错误。
故选A。
9.一个质量为0.5kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动(如图)。碰撞前后钢球的动量变化( )
A.0 B.3kg∙m/s C.6kg∙m/s D.18kg∙m/s
【答案】C
【详解】向左为正方向,则碰撞前后钢球的动量变化
故选C。
10.质量为0.2kg的小球以6m/s的速度竖直向下落至水平地面上,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,关于小球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W,下列说法正确的是( )
A.Δp=2kg·m/s W=2J
B.Δp=2kg·m/s W=-2J
C.Δp=0.4kg·m/s W=-2J
D.Δp=-0.4kg·m/s W=2J
【答案】B
【详解】取竖直向上为正方向,初速度 (向下),末速度 (向上)。
动量变化量为:
方向竖直向上,故Δp为正值。
根据动能定理,合外力做功等于动能变化:
动能减少,合外力做负功。
故选B。
二、多选题
11.在离地面同一高度有质量相同的三个小球A、B、C,A球以速度竖直上抛,B球以速度平抛,C球做自由落体运动,最终都落在同一水平地面上。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.A、B、C球落地前瞬间的动量相等
B.B球与C球下落过程中动量的改变量相同
C.A球下落地过程中受重力冲量最大
D.下落过程中A、C两球的动量改变量方向与B球的动量改变量方向相反
【答案】BC
【详解】A.由机械能守恒可知,A、B两小球落地时的速度大小相等,但方向不同,故二者落地前瞬间的动量大小相等,方向不同,C球落地时的速度小于A和B,其动量较小,故A错误;
BC.抛出到落地过程中B、C球在竖直方向均做自由落体运动,B、C球运动时间相同,A球以速度竖直上抛,运动时间最长,重力冲量,可知B、C球落地过程中受重力冲量相等,A球落地过程中受重力冲量最大,故BC正确;
D.根据动量定理,可知动量改变量的方向与合外力的冲量方向相同,所以三球的动量改变量方向是相同的,D错误。
故选BC。
12.惠州选手潘家杰拿下了第十五届全运会滑板比赛男子街式项目冠军。其比赛部分场景简化如图所示,选手和滑板总质量为,以速度从高度处的平台末端水平飞出,并在空中保持同一姿态落在水平地面上。忽略空气阻力,取重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.选手在空中做匀变速曲线运动
B.选手在空中的运动时间与大小有关
C.选手着地前瞬间,重力的瞬时功率为
D.选手落回水平地面前瞬间的动量大小为
【答案】AC
【详解】A.选手仅受重力,加速度恒定(),初速度水平,做匀变速曲线运动,故A正确;
B.竖直方向自由落体,运动时间,与无关,故B错误;
C.着地时竖直速度,重力瞬时功率,故C正确;
D.着地时合速度,动量大小,非,故D错误。
故选AC。
13.如图所示,粗糙斜面固定在水平地面上,木块以一定的初速度从斜面底端冲上斜面后又滑回斜面底端。则木块( )
A.上滑过程的时间大于下滑过程的时间
B.上滑过程的加速度小于下滑过程的加速度
C.上滑过程与下滑过程损失的机械能相等
D.上滑过程的动量变化量大于下滑过程的动量变化量
【答案】CD
【详解】AB.设斜面倾角为,木块受到摩擦力大小为f,木块质量为m,上滑最大距离为x,则木块上滑过程加速度大小
木块下滑过程加速度大小
将上滑的过程采用逆向思维,根据位移时间公式得
因为
可知,故AB错误;
C.木块机械能损失等于克服摩擦力做的功,上滑和下滑过程中摩擦力大小相等、位移大小相等,所以克服摩擦力做功相等,损失的机械能相等,故C正确;
D.由公式且,可知上滑时木块的初速度大于木块下滑到低端时的速度,可知上滑过程的速度变化量大于下滑过程的速度变化量,故上滑过程的动量变化量大于下滑过程的动量变化量,故D正确。
故选CD。
14.在坡道滑雪中,一运动员从斜面自由下滑做匀加速直线运动,滑到水平面做匀减速直线运动,最后停在水平面,其运动过程中动量的大小p和重力做功W随时间t、重力势能Ep和机械能E随水平位移x变化的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】A.运动员的运动可看作先沿斜面匀加速下滑,到水平面后做匀减速直线运动,速度先线性增大再线性减小,由动量的大小
p=mv
可知,图线应先线性增大再线性减小,故A错误;
B.设斜面倾角为,运动员沿斜面匀加速下滑,运动学公式
又重力做功为
联立得
到水平面后,重力做功为0,由于功是过程量,所以W-t图显示到水平面后重力做功不再变化,故B正确;
C.根据B项分析,运动员沿斜面匀加速下滑时
又
联立得
运动员到水平面后重力势能Ep不再变化,与Ep-x图线不符,故C错误;
D.从斜面滑到水平面,除重力外只有阻力做功,斜面和水平面上动摩擦因数可能不同,设为和,根据功能关系,斜面上
又
联立解得
E-x图线线性减小,水平面上,阻力做功为,同理,E-x图线也线性减小,故D正确。
故选BD。
15.某玩具电动汽车的生产厂家在测试玩具车的性能时,让玩具车在平直的轨道上以恒定的加速度启动,通过计算机描绘了玩具车匀加速阶段的图像如图所示,横轴为玩具车的位移,已知汽车的质量为,阻力与玩具车重力的比值为,。则下列说法正确的是( )
A.玩具车在匀加速阶段的牵引力大小为
B.玩具车的额定功率为
C.的过程所用的时间为
D.玩具车能达到的最大速度为
【答案】CD
【详解】A.由速度位移关系式得
两边乘以得
所以
结合图像可知
又,解得
由牛顿第二定律得
又
代入数据解得
故A错误;
B.玩具车匀加速的末速度为
又由题意可知汽车加速匀加速结束,且此时玩具车的功率达到额定功率,所以玩具车的额定功率为
故B错误;
C.由于汽车在的过程做匀加速直线运动,该过程玩具车的运动时间为
故C正确;
D.玩具车的功率达到额定功率后,随汽车速度的逐渐增大,玩具车的牵引力逐渐减小,当玩具车的牵引力等于阻力时速度达到最大,则玩具车的最大速度为
故D正确。
故选CD。
三、解答题
16.如图所示,质量为m的茶杯(视为质点)放在水平餐桌的转盘上,茶杯到转轴的距离为r,转盘以周期T匀速转动时,茶杯与转盘保持相对静止。求:
(1)茶杯所受的摩擦力大小f;
(2)时间内茶杯的动量变化量大小。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)茶杯做匀速圆周运动,摩擦力提供向心力
(2)时间内杯子的动量变化量的大小
17.将质量为的小球,从距水平地面高处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2求:
(1)平抛运动过程中小球动量的增量Δp;
(2)小球落地时的动量p′。
【答案】(1);(2);方向与水平方向的夹角为45°
【详解】(1)由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动,有
解得
又
方向竖直向下。故
方向竖直向下。
(2)小球落地时竖直分速度为
由速度合成知,落地速度
所以小球落地时的动量大小为
方向与水平方向的夹角为45°。
18.质量为0.1kg的小球从1.25m高处自由落下,与地面碰撞后反弹回0.8m高处。取竖直向下为正方向,且g=10 m/s2,求:
(1)小球与地面碰前瞬间的动量;
(2)球与地面碰撞过程中动量的变化。
【答案】(1)0.5kg·m/s;(2)0.9kg·m/s,方向竖直向上
【详解】(1)设小球从1.25 m高处自由落下碰地前瞬间的速率为v1,则有
得到
所以小球与地面碰前瞬间的动量
(2)设小球碰地后瞬间的速率为v2,则有
得到
取竖直向下方向为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化为
负号表示方向竖直向上。
19.如图所示,质量为的木块在倾角的足够长的斜面上以1m/s2的加速度由静止开始下滑,已知:,,取,求
(1)求滑动摩擦因数;
(2)求4s末物体动量;
(3)4s末重力的瞬时功率。
【答案】(1)
(2),方向沿斜面向下
(3)
【详解】(1)对木块进行受力分析,木块受重力、支持力和滑动摩擦力作用。将重力沿斜面和垂直斜面方向分解,沿斜面方向的分力为,垂直斜面方向的分力为。支持力
滑动摩擦力
根据牛顿第二定律,沿斜面方向的合力
即
联立可得
解得
代入数据得
(2)木块由静止开始下滑,初速度
根据运动学公式
4s末的速度
动量
代入数据得
方向沿斜面向下。
(3)4s末重力的瞬时功率
其中
代入数据得
20.物块A的质量为2.0kg,放在水平面上,在水平力F作用下由静止开始做直线运动,水平力F随物块的位移s变化的规律如图所示。最后物块停在距出发点28m处。
⑴试分段说明物块A的运动情况及加速度情况。
⑵求物块开始运动后5s末的动量。
【答案】⑴见解析,a1=1.5m/s2,a2=-0.5m/s2,a3=-2.5m/s2;⑵11kgm/s
【详解】(1)由图分析:撤去拉力后,物块运动了5m停住,说明物块在水平方向除受拉力F外,还受滑动摩擦阻力作用,设物块所受阻力为f,拉力做功为W,阻力做功为Wf,根据图中数据及动能定理,有
代入数据,有解得
f=5N
故可知物块在第一段时间内做匀加速直线运动,加速度为
物块在第二段时间内做匀减速直线运动,加速度为
在第三段时间内已撤去拉力,物块在摩擦力作用下做匀减速运动,加速度为
(2)物块在第一段时间内v01=0,s1=12m,由
得
t1=4s
由v4=a1t1,解得4s末物块的速度为:v4=6m/s,故5s末物块的速度
所以物块开始运动5s末的动量为
答案第10页,共12页
2
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