高中人教版 (2019)2 動量定理精品測試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

一、沖量及動量定理的基本應(yīng)用
1. (2023·安徽省蚌埠市·單元測試)下列說法中正確的是( )
A. 由F=ΔpΔt可知物體動量的變化率等于它受的合外力
B. 沖量反映了力的作用對時間的累積效應(yīng)，是一個標(biāo)量
C. 易碎品運輸時要用柔軟材料包裝是為了減小沖量
D. 玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因為受到的沖量太大
【答案】A
【解析】A.根據(jù)動量定理得，F(xiàn)△t=△p，則合力F=ΔPΔt，即合力等于動量的變化率，故A正確；B.沖量反映了力的作用對時間的累積效應(yīng)，是矢量，故B錯誤；C.易碎品運輸時要用柔軟材料包裝是為了延長作用時間，減小作用力，沖量的大小一定，故C錯誤；D.玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因為玻璃杯與水泥地接觸的過程，動量變化量一定，即沖量一定，作用時間較短，作用力較大，所以易碎，故D錯誤。故A。
2. (2023·北京市·單元測試)如圖所示，一個鋼珠自空中自由下落，然后陷入沙坑中，不計空氣阻力，把在空中下落的過程視為過程Ⅰ ，進(jìn)入沙坑直到停止的過程視為過程Ⅱ ，則( )
A. 過程Ⅱ 中鋼珠動量的改變量等于零
B. 過程Ⅱ 中阻力沖量的大小等于過程Ⅰ 中重力沖量的大小
C. 整個過程中合外力的總沖量等于零
D. 過程Ⅰ 中鋼珠動量的改變量大于重力的沖量
【答案】C
【解析】A.過程Ⅱ中鋼珠的初動量不為零，末動量為零，因此動量的改變量不為零，故A錯誤；B.過程Ⅱ中，鋼珠所受外力有重力和阻力，所以過程Ⅱ中阻力的沖量大小等于過程Ⅰ中重力的沖量大小與過程Ⅱ中重力沖量大小的和，故B錯誤；C.在整個過程中，鋼珠動量的變化量為零，由動量定理可知，整個過程中合外力的總沖量等于零，故C正確；D.過程I中鋼珠只受重力，故鋼珠的動量的改變量等于重力的沖量，故D錯誤。故選C。
3. (2022·江蘇省泰州市·期中考試)如圖，質(zhì)量為m的物塊原本靜止在傾角為α的斜面上，后來，在與斜面夾角為θ的恒力F拉動下向上運動，經(jīng)過時間t，則在運動過程中( )
A. 物塊重力的沖量為0
B. 物塊所受拉力的沖量為Ft
C. 物塊的動量一定增大
D. 物塊受到合力的沖量為Ftcsθ
【答案】B
【解析】A.根據(jù)沖量的定義知重力不為0，沖量也不為0，重力的沖量為IG=mgt，故A錯誤；B.拉力的沖量為Ft，故B正確；C.如果木塊勻速運動，速度不變，動量不變，故C錯誤；D.根據(jù)動量定理，合外力的沖量等于物體動量變化，如果木塊勻速運動，動量變化量為零，則合力的沖量為0，故D錯誤。
4. (2023·安徽省蚌埠市·單元測試)如圖所示，光滑水平面上有質(zhì)量均為m的物塊A和B，B上固定一輕質(zhì)彈簧，B靜止，A以速度v0水平向右運動，從A與彈簧接觸至彈簧被壓縮到最短的過程中( )
A. A，B的動量變化量相同B. A，B的動量變化率相同
C. A，B系統(tǒng)的總動能保持不變D. A，B系統(tǒng)的總動量保持不變
【答案】D
【解析】AD.兩物體相互作用過程中系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)的總動量守恒，則A、B動量變化量大小相等、方向相反，所以動量變化量不同，故A錯誤，D正確；B.由動量定理Ft=△P可知，動量的變化率等于物體所受的合外力，A、B兩物體所受的合外力大小相等、方向相反，所受的合外力不同，則動量的變化率不同，故B錯誤；C.AB系統(tǒng)的總機(jī)械能不變，彈性勢能在變化，則總動能在變化，故C錯誤。故選D。
5. (2022·湖北省恩施土家族苗族自治州·單元測試)一枚在空中飛行的炮彈，質(zhì)量M=6kg，在最高點時的速度v0=900m/s，炮彈在該點突然炸裂成A、B兩塊，其中質(zhì)量m=2kg的B做自由落體運動．求：
(1)爆炸后A的速度大小；
(2)爆炸過程中A受到的沖量大?。?br>【答案】解：(1)炮彈爆炸過程系統(tǒng)動量守恒，以炮彈的初速度方向為正方向根據(jù)動量守恒定律有：Mv0=(M?m)vA，解得vA=1350m/s，方向與初速度方向相同；
(2)根據(jù)動量定理可知A的沖量為：I=Δp=(M?m)(vA?v0)=1800N·s，方向與初速度方向相同。
6. (2022·福建省三明市·單元測試)一質(zhì)量為m=2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運動，F(xiàn)隨時間t變化的圖線如圖所示，求：
(1)0～2 s內(nèi)F的沖量大小;
(2)t=4 s時物塊的動量大小和動能大?。?br>【答案】解：(1)0～2s內(nèi)F的沖量大小I1=F1t1=2×2N?s=4N?s
(2)根據(jù)動量定理，t=4s時物塊的動量大小p=I=F1t1?F2t2=2×2N?s?1×2N?s=2N?s=2kg?m/s，動能大小Ek=p22m=222×2J=1J。
用動量定理解決流體問題
7. (2019·河南省洛陽市·期中考試)高速水流切割是一種高科技工藝加工技術(shù)，為完成飛機(jī)制造中的高難度加工特制了一臺高速水流切割機(jī)器人，該機(jī)器人的噴嘴橫截面積為10?7m2，噴嘴射出的水流速度為103m/s，水的密度為1×103kg/m3，設(shè)水流射到工件上后速度立即變?yōu)榱?。則該高速水流在工件上產(chǎn)生的壓力大小為( )
A. 1000NB. 100NC. 10ND. 1N
【答案】B
【解析】解：單位時間內(nèi)噴到工件上的水的體積為：V0=Svt
故質(zhì)量為：m=ρV0=ρSvt
設(shè)水的初速度方向為正方向；則由動量定理可得：Ft=0?mv
得：F=?100N，
根據(jù)牛頓第三定律，高速水流在工件上產(chǎn)生的壓力大小為100N，方向沿水流的方向；
則B正確，ACD錯誤
故選：B。
8. (2022·江蘇省蘇州市·單元測試)水力采煤是用高壓水槍噴出的水柱沖擊煤層而使煤掉下，所用水槍噴水口的直徑為D，水速為v，水柱垂直射到煤層表面上，水的密度ρ，沖擊煤層后自由下落.求水柱對煤層的平均沖力( )
A. πD2ρv24B. πD2ρv22C. πD2ρv34D. πD2ρv3
【答案】A
【解析】取Δt時間內(nèi)射到煤層的水為研究對象，設(shè)這部分水的質(zhì)量為Δm，以S表示水柱的截面積，則Δm=ρSvΔt=ρ·πD24·vΔt ，這部分水經(jīng)時間Δt，其水平方向的動量由Δmv變?yōu)榱悖O(shè)水受到煤層的反作用力為F，并設(shè)F方向為正方向，根據(jù)動量定理，有FΔt=0?(?Δmv) ，故F=ΔmvΔt=πD24ρv2根據(jù)牛頓第三定律，水柱對煤層的作用力大小為F′=πD24ρv2，故A正確。故選A。
7. (2020·河北省石家莊市·單元測試)如圖所示，小明把一只充了氫氣的氣球和質(zhì)量為m的小物塊綁在一起，置于空中，然后打開氣球的閥門，氣球中氫氣向下噴出，放手后物塊和氣球能在空中停留一段時間，在這段時間里不計空氣阻力，氫氣質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊質(zhì)量，重力加速度為g，假設(shè)氫氣勻速向下噴出，不計浮力，不考慮氣球體積變化的影響，噴口的面積為S，氣體的密度為ρ，則氫氣噴出的速率大小為
A. mgρSB. mg2ρSC. 2mgρSD. mgρ2S
【答案】A
【解析】Δt時間內(nèi)氣球噴出氣體的質(zhì)量Δm=ρSv·Δt
對于物塊、氣球組成的系統(tǒng)，由動量定理得：F·Δt=Δmv?0
解得F=ρSv2
根據(jù)平衡條件有F=mg
解得v= mgρS，故A正確。
8. (2021·江蘇省南京市·單元測試) 如圖所示，塑料水槍是兒童們夏天喜歡的玩具，但是也有兒童眼睛被水槍擊傷的報道，因此，限制兒童水槍的威力就成了生產(chǎn)廠家必須關(guān)注的問題．水槍產(chǎn)生的水柱對目標(biāo)的沖擊力與槍口直徑、出水速度等因素相關(guān)．設(shè)有一水槍，槍口直徑為d，出水速度為v，儲水箱的體積為V．
(1)水槍充滿水可連續(xù)用多少時間？
(2)設(shè)水的密度為ρ，水柱水平地打在豎直平面(目標(biāo))上后速度變?yōu)榱悖瑒t水柱對目標(biāo)的沖擊力是多大？你認(rèn)為要控制水槍威力關(guān)鍵是控制哪些因素？不考慮重力、空氣阻力等的影響，認(rèn)為水柱到達(dá)目標(biāo)的速度與出槍口時的速度相同．
【答案】解：設(shè)t時間內(nèi)從槍口噴出的水的體積為△V，則有：
△V=vst
S=π(d2)2
所以單位時間內(nèi)從槍口噴出的水的體積為：
△Vt=14vπd2
水槍充滿水可連續(xù)用的時間t總=V14vπd2=4Vvπd2
(2)t時間內(nèi)從槍口噴出的水的質(zhì)量
m=ρSvt=ρvπ(d2)2t=14πρd2vt
質(zhì)量為m的水在t時間內(nèi)與目標(biāo)相互作用，由動量定理有：
Ft=△p
以水流的方向為正方向，得
?Ft=0?14πρd2vt?v=?14πρd2v2t
解得：F=14πρd2v2
可見要控制水槍的威力，關(guān)鍵是要控制槍口直徑d和出水速度．
答：(1)水槍充滿水可連續(xù)用多長時間為4Vvπd2；
(2)設(shè)水的密度為ρ，水柱水平地打在豎直平面(目標(biāo))上后速度變?yōu)榱?，則水流對目標(biāo)的沖擊力是14πρd2v2；要控制水槍的威力，關(guān)鍵是要控制槍口直徑d和出水速度．
9. (2022·廣東省廣州市·單元測試)下列說法中正確的是
A. 根據(jù)F=ΔpΔt可把牛頓第二定律表述為：物體動量的變化率等于它受的合外力
B. 一個恒力對物體做功為零，則其沖量也為零
C. 易碎品運輸時要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了減少沖量
D. 玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因為受到的沖量太大
【答案】A
【解析】A.由動量定理可得：Δp=FΔt，則ΔpΔt=mΔvΔt=ma=F，由此可知物體動量的變化率等于它受的合外力，故A正確；B.一個恒力對物體做功為零，說明物體在力的方向上的位移為零，而沖量I=FΔt，與位移無關(guān)，其沖量不一定為零，故B錯誤；C.由Δp=FΔt可知，動量變化相同時，時間越長，力F越小，因此易碎品運輸時要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了延長作用時間以減小作用力，故C錯誤；D.由Δp=FΔt可知，動量變化相同時，時間越短，力F越大，玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因為受到的沖力太大，故D錯誤。
10. (2022·全國·單元測試)如圖所示，質(zhì)量為m的小滑塊沿傾角為θ的斜面向上滑動，經(jīng)過時間t1速度為零并又開始下滑，經(jīng)過時間t2回到斜面底端，滑塊在運動過程中受到的摩擦力大小始終為Ff。則在整個運動過程中( )
A. 重力對滑塊的總沖量為mg(t 1+t 2)sinθ
B. 支持力對滑塊的總沖量為mg(t 1+t 2)csθ
C. 合外力對滑塊的沖量為0
D. 摩擦力對滑塊的總沖量為F f(t 1+t 2)
【答案】B
【解析】A、重力對滑塊的總沖量為mg(t1+t2)，故A錯誤；B、滑塊受到的支持力為mgcs θ，則支持力對滑塊的總沖量為mgcs θ(t1+t2)，故B正確；C、在整個運動過程中，小滑塊的動量發(fā)生了變化，故合外力對滑塊的沖量不為零，故C錯誤；D、滑塊上滑與下滑過程中，摩擦力的方向相反，若規(guī)定沿斜面向上為正方向，則摩擦力對滑塊的總沖量為Ff(t2?t1)，故D錯誤。
故選B。
11. (2022·湖南省·單元測試)如圖，在光滑的水平面上，有一靜止的小車，甲、乙兩人站在小車左、右兩端，當(dāng)他倆同時相向而行時，發(fā)現(xiàn)小車向右運動，下列說法中錯誤的是：( )
A. 乙的速度必定大于甲的速度B. 乙對小車的沖量必定大于甲對小車的沖量
C. 乙的動量必定大于甲的動量D. 甲、乙的動量之和必定不為零
【答案】A
【解析】甲乙兩人及小車組成的系統(tǒng)不受外力，系統(tǒng)動量守恒，根據(jù)動量守恒定律得：mAvA+mBvB+m車v車=0；ACD.小車向右運動，則說明甲與乙兩人的總動量向左，說明乙的動量大于甲的動量，即兩人的總動量不為零，但是由于不知兩人的質(zhì)量關(guān)系，故無法確定兩人的速度大小關(guān)系，故A錯誤，CD正確；B.因小車的動量向右，說明小車受到的總沖量向右，而乙對小車的沖量向右，甲對小車的沖量向左，故乙對小車的沖量一定大于甲對小車的沖量；故B正確；本題選錯誤的，故選A。
12. (2022·湖南省株洲市·月考試卷)“爆竹聲中一歲除，春風(fēng)送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標(biāo)志，是喜慶心情的流露．有一個質(zhì)量為3m的爆竹從地面斜向上拋出，上升?后到達(dá)最高點，此時速度大小為v0、方向水平向東，在最高點爆炸成質(zhì)量不等的兩塊，其中一塊質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東；重力加速度為g.則( )
A. 爆竹上升到最高點爆炸過程中，整體的動量守恒
B. 質(zhì)量為m的一塊，其速度為2v?3v0
C. 質(zhì)量為m的一塊，在落地過程中重力沖量的大小為mg 2?g，方向斜向下
D. 質(zhì)量為2m的一塊，在落地過程中重力沖量的大小為2mg 2?g，方向豎直向下
【答案】D
【解析】A.爆竹在最高點爆炸過程中，整體水平方向上動量守恒，故A錯誤； B.爆竹在最高點速度大小為v0、方向水平向東，爆炸前動量為3mv0，其中一塊質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東，設(shè)爆炸后另一塊瞬時速度大小為v′，取爆竹到最高點未爆炸前的速度方向為正方向，爆炸過程動量守恒，則有：3mv0=2mv+m?v′ ，解得：v′=3v0?2v，故 B錯誤；C.由?=12gt2解得：t= 2?g，則質(zhì)量為m的一在落地過程中重力沖量IG=mgt=mg 2?g，方向豎直向下，故C錯誤； D.由動量定理可知IG′=2mgt=2mg 2?g，即質(zhì)量為2m的一塊，在落地過程中動量變化量大小為2mg 2?g，方向豎直向下，故D正確。故選D。
13. (2023·湖北省咸寧市·期末考試)2022年卡塔爾世界杯是第二十二屆世界杯足球賽，是歷史上首次在卡塔爾和中東國家境內(nèi)舉行。如圖所示，某次訓(xùn)練過程中球員用頭顛球。足球從靜止開始下落20cm，被豎直頂起，離開頭部后上升的最大高度仍為20cm。已知足球與頭部的作用時間為0.1s，足球的質(zhì)量為0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力。下列說法正確的是( )
A. 下落到與頭部剛接觸時，足球動量大小為1.6kg?m/s
B. 頭部對足球的平均作用力為足球重力的4倍
C. 從最高點下落至重新回到最高點的過程中，足球重力的沖量為2N?s
D. 與頭部作用過程中，足球動量變化量為0
【答案】C
【解析】A.由題意可得，足球從靜止開始下落20cm時的速度v= 2g?=2m/s，則下落到與頭部剛接觸時，足球動量大小為p=mv=0.8kg?m/s，故A錯誤；B.以v的方向為正方向，由上述分析及題意可知，離開頭部后上升的最大高度仍為20cm，則足球離開頭部時的速度為v1=?v=?2m/s，由動量定理可得I=mv1?mv=?2mv=?1.6N?s，即合力對足球的沖量為I，即I=(mg?F)Δt，F(xiàn)=20N=5mg，故B錯誤；C.由題意可得，從最高點下落到頭部的時間為t= 2?g=0.2s，從最高點下落至重新回到最高點的過程中，足球重力的沖量為I′=mg(2t+t′)=2N?s，故C正確；D.由B中分析可知，與頭部作用過程中，足球動量變化量不為0，故D錯誤。故選C。
14. (2023·江西省宜春市·月考試卷)如圖甲所示，一質(zhì)量為m的物體靜止在水平面上，自t=0時刻起對其施加一豎直向上的力F，力F隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，空氣阻力忽略不計，下列說法正確的是
A. 物體上升過程中的最大加速度大小為2gB. 0～4t0時間內(nèi)力F的沖量大小為6mgt0
C. 物體上升過程中的最大速度為4gt0D. 6t0時刻物體到達(dá)最高點
【答案】BD
【解析】A.根據(jù)圖乙結(jié)合牛頓第二定律得出，物體上升過程中的最大加速度為a=g，故A錯誤；B.根據(jù)圖乙的面積得出0～4t0時間內(nèi)力F的沖量大小為I=2mg×2t0+12×2t0×2mg=6mgt0，故B正確；C.當(dāng)F=mg時，加速度為零，速度最大，設(shè)最大速度為v，根據(jù)圖像乙得出此時對應(yīng)的是3t0時刻。根據(jù)圖像乙并結(jié)合動量定理得出2mg·2t0+32mgt0?mg·3t0=mv得出v=52gt0，故C錯誤；D.設(shè)在4t0時刻，速度為v1，根據(jù)動量定理得出2mg×2t0+12×2t0×2mg?mg×4t0=mv1得出v1=2gt0，4t0之后物體做初速度為v1的豎直上拋運動，設(shè)再經(jīng)過時間為t′，速度到達(dá)零，物體上升到最高點。根據(jù)豎直上拋的運動學(xué)公式得出t′=v1g=2gt0g=2t0故物體上升到最高點的時刻為4t0+2t0=6t0，故D正確。
15. (2023·湖北省·模擬題)如圖所示，質(zhì)量為M的直?20武裝直升機(jī)旋翼有4片槳葉，槳葉旋轉(zhuǎn)形成的圓面面積為S。已知空氣密度為ρ，重力加速度大小為g。當(dāng)直升機(jī)懸?？罩袝r，發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械功率為P，槳葉旋轉(zhuǎn)推動空氣，空氣獲得的速度為v0，則單位時間內(nèi)槳葉旋轉(zhuǎn)推動空氣的質(zhì)量可表示為
A. ΔmΔt=ρSv02B. ΔmΔt=ρSv0C. ΔmΔt=2M2g2PD. ΔmΔt=M2g22P
【答案】BD
【解析】直升機(jī)處于平衡狀態(tài)，記直升機(jī)與空氣間的作用力為F，則F=Mg；飛機(jī)對空氣的力與空氣對飛機(jī)的力為作用力與反作用力，即F=F′;
AB.對空氣由動量定理可得：F′Δt=Δm·v0=ρSv0Δt·v0，解得ΔmΔt=ρSv0，故A錯誤，B正確；CD. 由上式知F′Δt=Δm·v0，由功能關(guān)系可得PΔt=12Δm·v02，聯(lián)立兩式消去v0可得ΔmΔt=M2g22P，故C錯誤，D正確；故選BD．
15. (2023·湖北省武漢市·期中考試)如圖所示，一物體分別沿三個傾角不同的光滑斜面由靜止開始從頂端下滑到底端C、D、E處，三個過程中重力的沖量依次為I1、I2、I3，動量變化量的大小依次為ΔP1、ΔP2、ΔP3，則有
A. 三個過程中，合力的沖量大小相等，動量的變化量相等
B. 三個過程中，合力做的功相等，動能的變化量相等
C. I1

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