第一章 專題強(qiáng)化練1 動量定理的應(yīng)用（含答案） 高中物理人教版（2019）選擇性 必修 第一冊

專題強(qiáng)化練1動量定理的應(yīng)用1．(2023·安徽懷寧縣二中月考)水平面上一質(zhì)量為m的物體，在水平推力F的作用下由靜止開始運(yùn)動。經(jīng)時間2Δt，撤去F，又經(jīng)過3Δt，物體停止運(yùn)動，重力加速度為g，則該物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)為()A.eq\f(2F,mg)B.eq\f(F,mg)C.eq\f(2F,5mg)D.eq\f(F,5mg)2.某物體在水平拉力F作用下，由靜止沿水平方向運(yùn)動，t1時刻撤去拉力F，其v－t圖像如圖所示。整個過程中，拉力F做的功為W1，沖量大小為I1；物體克服摩擦阻力Ff做的功為W2，摩擦阻力的沖量大小為I2，則下列判斷正確的是()A．W1＝W2；I1＝I2 B．W1＝W2；I1>I2C．W1<W2；I1>I2 D．W1<W2；I1<I23．一質(zhì)量為m的物體靜置于光滑的水平地面上，受到的水平拉力可按如圖所示的四種方式隨時間變化，以水平向右為正方向。四種受力情況下，物體在3t時刻動能最大的是()4．一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由下落，然后陷入泥潭中。若把在空中下落的過程視為過程Ⅰ，進(jìn)入泥潭直到停止的過程視為過程Ⅱ，則()A．過程Ⅰ中鋼珠的動量的改變量大于重力的沖量B．過程Ⅱ中阻力的沖量的大小等于過程Ⅰ中重力的沖量的大小C.Ⅰ、Ⅱ兩個過程中合外力的總沖量等于零D．過程Ⅱ中鋼珠的動量的改變量等于零5.如圖所示，一個下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上，底端與豎直墻壁接觸?，F(xiàn)打開右端閥門，氣體向外噴出，設(shè)噴口的面積為S，氣體的密度為ρ，氣體向外噴出的速度為v，則氣體剛噴出時豎直墻面對貯氣瓶底端的作用力大小是()A．ρvS B.eq\f(ρv2,S)C.eq\f(1,2)ρv2S D．ρv2S6．(2022·北京市延慶區(qū)期中)蹦極是一項(xiàng)刺激的極限運(yùn)動，運(yùn)動員將一端固定的彈性長繩綁在速度減為零，假設(shè)彈性繩長為45m，重力加速度為g＝10m/s2(忽略空氣阻力)，下列說法正確的是()A．彈性繩在繃緊后2s內(nèi)對運(yùn)動員的平均作用力大小為2000NB．運(yùn)動員在彈性繩繃緊后動量的變化量等于彈性繩的作用力的沖量C．運(yùn)動員從開始起跳到下落到最低點(diǎn)的整個運(yùn)動過程中重力沖量與彈性繩作用力的沖量大小相等D．運(yùn)動員從開始起跳到下落到最低點(diǎn)的整個運(yùn)動過程中重力沖量小于彈性繩作用力的沖量7．(2023·江蘇金陵中學(xué)高二期中)某高校設(shè)計專業(yè)學(xué)生對手機(jī)進(jìn)行了防摔設(shè)計，防摔設(shè)計是這樣的：在屏幕的四個角落設(shè)置了由彈性塑料、聚合物及超薄金屬片組成的保護(hù)器，一旦手機(jī)內(nèi)的加速度計、陀螺儀及位移傳感器感知到手機(jī)掉落，保護(hù)器會自動彈出，對手機(jī)起到很好的保護(hù)作用?？傎|(zhì)量為160g的該種型號手機(jī)從距離地面1.25m高的口袋中被無意間帶出，之后的運(yùn)動可以看作自由落體運(yùn)動，平掉在地面上，保護(hù)器撞擊地面的時間為0.5s，不計空氣阻力，g＝10m/s2，試求：(1)手機(jī)從開始掉落到落地前的過程中重力的沖量大小；(2)地面對手機(jī)的平均作用力大小。8.(2022·江蘇蘇州外國語學(xué)校高二期末)水平面上有質(zhì)量相等的a、b兩個物體，水平推力F1、F2分別作用在a、b上。一段時間后撤去推力，物體繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下。兩物體的v－t圖線如圖所示，圖中AB∥CD。則整個過程中()A．F1的沖量等于F2的沖量B．F1的沖量大于F2的沖量C．摩擦力對a物體的沖量小于摩擦力對b物體的沖量D．合外力對a物體的沖量小于合外力對b物體的沖量9．2019年8月，“法國哪吒”扎帕塔身背燃料包，腳踩由5個小型渦輪噴氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動的“飛板”，僅用22分鐘就飛越了英吉利海峽35公里的海面。已知扎帕塔(及裝備)的總質(zhì)量為120kg，設(shè)發(fā)動機(jī)啟動后將氣流以6000m/s的恒定速度從噴口向下噴出，則當(dāng)扎帕塔(及裝備)懸浮在空中靜止時，發(fā)動機(jī)每秒噴出氣體的質(zhì)量為(不考慮噴氣對總質(zhì)量的影響，取g＝10m/s2)()A．0.02kg B．0.2kgC．0.5kg D．5kg10.(2022·江蘇南京市高二月考)水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無需二次加工以及節(jié)約材料等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。某水刀切割機(jī)床如圖所示，若橫截面直徑為d的圓柱形水流垂直射到要切割的鋼板上，碰到鋼板后水的速度減為零。已知水的流量(單位時間流出水的體積)為Q，水的密度為ρ，則鋼板受到水的平均沖力大小為()A．4Q2ρ B．Q2ρC.eq\f(16ρQ2,πd2) D.eq\f(4ρQ2,πd2)11.將小球以大小為v0的初速度豎直上拋，經(jīng)過時間t后返回到拋出點(diǎn)，已知小球運(yùn)動過程中受到的空氣阻力大小與其速率成正比，如圖為小球速度—時間圖像，重力加速度大小為g，則小球()A．上升過程的時間等于下降過程的時間B．克服空氣阻力做的功上升過程小于下降過程C．所受空氣阻力的沖量上升過程大于下降過程D．返回拋出點(diǎn)時的速度大小為gt－v0答案12．(2022·重慶西南大學(xué)附中期末)“雞蛋撞地球”挑戰(zhàn)活動要求學(xué)生制作雞蛋“保護(hù)器”裝置，使雞蛋在保護(hù)裝置中從10m高處靜止下落撞到地面而不破裂。某同學(xué)制作了如圖所示的雞蛋“保護(hù)器”裝置，從10m高處靜止下落到地面后瞬間速度減小為零，雞蛋在保護(hù)器裝置中繼續(xù)向下運(yùn)動0.3m、用時0.1s后靜止且完好無損。已知雞蛋在裝置中運(yùn)動時受到恒定的作用力，且該裝置和雞蛋的總質(zhì)量為0.12kg，其中雞蛋質(zhì)量為m0＝0.05kg，不計下落過程中裝置重力的變化，重力加速度為g＝10m/s2。求：(1)裝置落地前瞬間的速度大小；(2)在下降10m過程中，裝置和雞蛋克服阻力做的功；(3)雞蛋在裝置中繼續(xù)向下運(yùn)動0.3m過程中，裝置對雞蛋的沖量大小。13．某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出；玩具底部為平板(面積略大于S)；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g。求：(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；(2)玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度。專題強(qiáng)化練1動量定理的應(yīng)用1．C[對整個過程研究，根據(jù)動量定理可得F·2Δt－μmg·(2Δt＋3Δt)＝0，解得μ＝eq\f(2F,5mg)，故A、B、D錯誤，C正確。]2．A[整個過程中，由動能定理得W1－W2＝0－0，可知W1＝W2，由動量定理得I1－I2＝0－0，可知I1＝I2，故選A。]3．C[根據(jù)題意，A圖中由動量定理有－F·2t＋Ft＝mvA，可得vA＝eq\f(－Ft,m)；B圖中由動量定理有Ft－Ft＝mvB，可得vB＝0；C圖中由動量定理有－F·2t＝mvC，可得vC＝eq\f(－2Ft,m)；D圖中由動量定理有－F·2t＋2Ft＝mvD，可得vD＝0；可知，物體在3t時刻速率最大的是C圖，則C圖物體在3t時刻動能最大。故選C。]4．C[根據(jù)動量定理知，Ⅰ過程中只受重力，動量的變化量就等于重力的沖量，故A錯誤；Ⅱ過程中鋼珠所受外力有重力和阻力，根據(jù)動量定理可知，動量的變化量等于重力與阻力的合力的沖量，Ⅰ、Ⅱ兩個過程動量變化量的大小相等，因此Ⅱ過程中阻力的沖量的大小等于Ⅰ、Ⅱ兩個過程中重力沖量大小之和，故B錯誤；整個過程動量的變化量為零，所以合外力的沖量為零，故C正確；過程Ⅱ中鋼珠初速度不為零，末速度為零，所以過程Ⅱ中鋼珠的動量的改變量不等于零，故D錯誤。]5．D[Δt時間內(nèi)貯氣瓶噴出氣體的質(zhì)量Δm＝ρSv·Δt，對于貯氣瓶、瓶內(nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng)，以氣體噴出速度方向?yàn)檎较?，由動量定理得FΔt＝Δmv－0，解得F＝ρv2S，根據(jù)牛頓第三定律，氣體對貯氣瓶作用力大小F′＝F。由平衡條件可知，豎直墻面對貯氣瓶底端的作用力大小與F大小相等，即為ρv2S，選項(xiàng)D正確。]6．C[由機(jī)械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2，繩在剛繃緊時人的速度大小為v＝eq\r(2gh)＝30m/s，以豎直向上為正方向，在繃緊的過程中根據(jù)動量定理有(F－mg)t＝0－(－mv)，代入數(shù)據(jù)解得F＝1500N，故A錯誤；根據(jù)動量定理可知，運(yùn)動員在彈性繩繃緊后，動量的變化量等于彈性繩作用力的沖量與重力沖量的和，故B錯誤；運(yùn)動員整個過程中動量的變化量為零，則重力沖量與彈性繩作用力的沖量等大反向，故C正確，D錯誤。]7．(1)0.8N·s(2)3.2N解析(1)根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt12，解得t1＝0.5s根據(jù)沖量的定義得IG＝mgt1＝0.8N·s(2)取豎直向下為正方向，對全過程由動量定理得mg(t＋t1)－Ft＝0解得F＝3.2N。8．C[由題圖可知，推力的作用時間ta<tb，又因?yàn)锳B∥CD，所以a、b兩個物體所受的摩擦力相等，在沒有撤去推力前，由動量定理得(F－Ff)t＝mv－0，解得IF＝Ft＝mv＋Fft，由題圖可知，兩物體的最大速度相等，所以F1的沖量小于F2的沖量，故A、B錯誤；摩擦力的沖量大小為If＝Fft1，由題可知，a的運(yùn)動時間小于b運(yùn)動的時間，而兩物體所受摩擦力相等，所以摩擦力對a物體的沖量小于摩擦力對b物體的沖量，故C正確；兩物體全程動量變化量為0，所以兩物體合外力的沖量均為0，故D錯誤。]9．B[設(shè)扎帕塔(及裝備)對氣體的平均作用力為F，根據(jù)牛頓第三定律可知，氣體對扎帕塔(及裝備)的平均作用力的大小也等于F，當(dāng)扎帕塔靜止時，對扎帕塔(及裝備)則有F＝Mg，設(shè)Δt時間內(nèi)噴出氣體的質(zhì)量為Δm，則對氣體由動量定理得FΔt＝Δmv，得eq\f(Δm,Δt)＝eq\f(F,v)＝eq\f(Mg,v)＝0.2kg/s，則發(fā)動機(jī)每秒噴出氣體的質(zhì)量為0.2kg，故B正確，A、C、D錯誤。]10．D[以水為研究對象，根據(jù)動量定理可知F＝eq\f(mv,t)，而eq\f(m,t)＝Qρ，Q＝eq\f(1,4)πd2v，代入可得F＝eq\f(4ρQ2,πd2)，由牛頓第三定律知D正確。]11．D[由于空氣阻力影響，在同一位置上升時速度大于下降時速度，因此上升過程平均速度大于下落過程平均速度，又因?yàn)閮蓚€過程位移大小相等，因此上升過程的時間小于下降過程的時間，故A錯誤；小球運(yùn)動過程中受到的空氣阻力大小與其速率成正比，因此上升過程中平均空氣阻力大于下降過程中平均空氣阻力，根據(jù)W＝eq\x\to(Ff)x可知，克服空氣阻力做的功上升過程大于下降過程，故B錯誤；因?yàn)樾∏蜻\(yùn)動過程中受到的空氣阻力大小與其速率成正比，所以v－t圖像與Ff－t圖像相似，上升過程和下降過程位移大小相等，因此v－t圖像中上升與下降過程圖線與t軸圍成的面積相同，在Ff－t圖像中面積表示沖量，因此所受空氣阻力的沖量上升過程等于下降過程，故C錯誤；整個過程根據(jù)動量定理有mgt＋eq\x\to(Ff)1t1－eq\x\to(Ff)2t2＝mv－(－mv0)，其中eq\x\to(Ff1)t1－eq\x\to(Ff2)t2＝keq\x\to(v)1t1－keq\x\to(v)2t2＝kh－kh＝0，解得v＝gt－v0，故D正確。]12．(1)6m/s(2)9.84J(3)0.35N·s解析(1)根據(jù)題意可知裝置落地前瞬間與雞蛋的速度相同且為v根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有x＝eq\f(0＋v,2)t代入數(shù)據(jù)解得v＝6m/s(2)以裝置和雞蛋為研究對象，根據(jù)動能定理有Mgh－W克f＝eq\f(1,2)Mv2－0代入數(shù)據(jù)解得W克f＝9.84J(3)以雞蛋為研究對象，以向上為正方向，根據(jù)動量定理得I－m0gt＝0－m0(－v)代入數(shù)據(jù)解得I＝0.35N·s。13．(1)ρv0S(2)eq\f(v02,2g)－eq\f(M2g,2ρ2v02S2)解析(1)在剛噴出一段很短的Δt時間內(nèi)，可認(rèn)為噴出的水柱保持速度v0不變該時間內(nèi)，噴出水柱高度Δl＝v0Δt①噴出水柱質(zhì)量Δm＝ρΔV②其中ΔV為水柱體積，滿足ΔV＝Δl·S③由①②③可得：噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為eq\f(Δm,Δt)＝ρv0S(2)