高一下学期物理同步测试(4)《动量定理》

1高一下学期物理同步测试（4）——《动量定理》本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试用时90分钟.第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。）1．下列关于动量的说法正确的是（）A．质量大的物体的动量一定大B．质量和速率都相同的物体的动量一定相同C．一个物体的速率改变，它的动量一定改变D．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变2．质量为m的物体放在光滑水平地面上，在与水平方向成θ角的恒定推力F作用下，由静止开始运动，在时间t内推力的冲量和重力的冲量大小分别为（）A．Ft；0B．Ftcosθ；0C．Ft；mgtD．Ftcosθ;mgt3．下面关于物体动量和冲量的说法正确的是（）A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变C．物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快4．下列运动中，在任意相等的时间内，物体的动量变化不相等的是（）A．匀速圆周运动B．自由落体运动C．平抛运动D．匀减速直线运动5．如图1所示，一铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点.若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为（）A．仍在P点B．在P点左边C．在P点右边不远处D．在P点右边原水平位移的两倍处6．甲、乙两物体质量相等，并排静止在光滑的水平面上，现用一水平外力F推动甲物体，同时与F相同方向给物体乙一个瞬时冲量I，使两物体开始运动。当两物体重新相遇时（）A．甲的动量为IB．乙的动量为2IC．经历的时间为2I/FD．所经历的时间为I/F7．一个物体同时受到两个力F1、F2的作用，F1、F2与时间t的关系如图2所示，如果该物体从静止开始运动，当该物体具有最大速度时，物体运动所经历的时间和具有的最图12大动量是（）A．5s，10kg·m/sB．5s，25kg·m/sC．10s，10kg·m/sD．10s，25kg·m/s8．甲乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间变化关系如图3所示，设甲在t1时间内受到的冲量大小为I1，乙在t2时间内受到的冲量大小为I2，则由图可知（）A．F1＞F2I1=I2B．F1＜F2，I1=I2C．F1=F2，I1＞I2D．F1=F2，I1＜I29．“蹦极”是勇敢者的运动，如图4为蹦极运动过程示意图。某人身系弹性绳自高空p点自由下落，其中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．从p至c的过程中，重力的冲量大小等于弹性绳的冲量大小B．从a至c的过程中，重力的冲量大小大于弹性绳的冲量大小C．从p至c过程中重力所做的功等于人克服弹力所做的功D．从a至c的过程中加速度保持方向不变10．物体在恒定的合力F作用下做直线运动，在时间Δt1内速度由0增大到v，在时间Δt2内速度由v增大到2v，设F在Δt1内做的功是W1，冲量是I1；在Δt2内做的功是W2，冲量是I2；那么（）A．I1＜I2，W1=W2B．I1＜I2，W1＜W2C．I1=I2，W1=W2D．I1=I2，W1＜W2第Ⅱ卷（非选择题，共60分）二、填空题（每小题6分，共24分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）11．一物体的质量为2kg，此物体竖直落下，以10m/s的速度碰到水泥地面上，随后又以8m/s的速度被反弹起，若取竖直向上为正方向，则小球与地相碰前的动量是_______，相碰后的动量是_______，相碰过程小球动量的变化是_______.12．一个质量2kg的物体，以初速度10m/s水平抛出，则抛出时动量的大小为_____kg·m/s；1s末物体的动量大小为_______kg·m/s，这1s内动量的变化大小为_______kg·m/s，方向为_______.这1s内重力的冲量大小为_______N·s.方向为_______（g＝10m/s2）图2t1t2tO甲乙p图3p···abc图4313．一质量为100g的小球从0.80m高处自由下落到一厚软垫上.若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.20s，则这段时间软垫对小球的冲量为_______.14．物体A、B质量之比mA∶mB＝3∶1，使它们以相同的初速度沿水平地面滑行.如果A、B两物体受到相同大小的阻力，那么它们停下来所用时间之比如tA∶tB＝_______.如果A、B两物体与地面的动摩擦因数相同，那么它们停下来所用时间之比tA∶tB＝_______.三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）15．（12分）如图5所示，一颗质量为m的子弹以水平初速v0穿过静止在光滑水平面上紧挨着的两木块，所经历时间分别为t1和t2.设子弹在木块中运动时所受阻力恒为F，两木块质量分别为mA和mB，则子弹穿过两木块后，子弹和两木块的速度分别为多大？图5416．（12分）体重是60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来，已知弹性安全带缓冲时间是1.2s，安全带长5m，则安全带所受的平均冲力多大？（g=10m/s2）17．（12分）质量为M的金属块和质量为m的木块用细线连在一起，从静止开始以加速度a在水中加速下沉，经时间t1，细线断了。求：（1）再经时间t2，木块刚好停止下沉，此时金属块下沉的速度v为多大？（2）细线断后再经时间t3，金属块下沉的速度为v1，木块此时的速度u为多大？（设在题目所求范围内，金属块与木块既没有沉入水底也没有露出水面，不计水的阻力）5参考答案1．【答案】CD【解析】根据动量的定义，它是质量和速度的乘积，因此它由质量和速度共同决定.故A错.又因为动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，而质量和速率都相同的物体，其动量大小一定相同，但方向不一定相同，故B错.一个物体的速率改变.则它的动量大小就一定改变，故C对.物体的运动状态变化，则它的速度就一定发生了变化，它的动量也就发生了变化，故D对.2．【答案】C【解析】由I=Ft知，某一个力的冲量由这个力和力的作用时间的乘积决定，与物体的运动状态无关，IF=Ft，IG＝mgt.3．【答案】BCD【解析】由Ft=Δp知，Ft越大，Δp越大，但动量不一定大，它还与初状态的动量有关；冲量不仅与Δp大小相等，而且方向相同.由F=tpp知，物体所受合外力越大，动量变化越快.4．【答案】A【解析】B、C、D三选项叙述的运动受到的合外力均为恒力，故每种运动相等时间内合外力的冲量相等，由动量定理知物体动量的变化量也相等.5．【答案】B【解析】纸条抽出的过程，铁块所受的滑动摩擦力一定.以v的速度抽出纸条，铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长，铁块获得速度较大，平抛运动的水平位移较大.以2v的速度抽出纸条的过程.铁块受滑动摩擦力作用时间较短，铁块获得速度较小，平抛运动的位移较小，故B选项正确.6．【答案】C【解析】由题意知，甲物体将做匀加速直线运动，乙物体将做匀速直线运动，据此可作出速度时间图象，如图6所示。对乙有，I=mv0，从图中可看出，当相遇时，v甲=2v乙，所以甲的动量为2I；乙的动量不变；所经历的时间对甲由动量定理得2I=FΔt，所以时间为2I/F。7．【答案】B【解析】从图中看出，两个力共线反向，且F1随着时间延长而减小，F2随着时间延长而增大，在开始一段时间里，F1大于F2，所以物体动量在不断增大；当t=5s时，F1=F2，物体速度达到最大值；然后物体开始tO甲乙vv02v0图6F25图76做减速运动。所以，当t=5s时，物体有最大速度。作出F合—t图，如图7中虚线所示，由I=FΔt可在，在F—t图中，图中“面积”在数值上等于冲量的大小，所以pmax=2110×5=25kg·m/s8．【答案】A【解析】由图可看出，Δp1与Δp2大小相等，根据动量定理可知I1=I2，因为t1＜t2，根据I=Ft可知F1＞F2。9．【答案】AC【解析】人从p运动到c过程中动量变化为0，而人受重力和绳子弹力作用，故由动量定理知这两个力的冲量大小相等，方向相反，A正确；对B，应为从a至c的过程中，重力的冲量大小小于弹性绳的冲量大小；对C，从p至c过程中全过程应用动能定理，有WG－W弹=0，所以重力所做的功等于人克服弹力所做的功；b点处重力和绳子弹力平衡，所以在ab间是重力大于弹力，加速度方向向下；在bc间重力小于弹力，加速度方向向上。10．【答案】D【解析】在时间Δt1内，I1=FΔt1=mv=Δp1，在时间Δt2内，I2=FΔt2=2mv－mv=mv=Δp2，所以I1=I2；由于两次经历时间相同，但在时间Δt2内平均速度大于在时间Δt1内的平均速度，所以后一段时间内通过的位移大于前一段时间内的位移，由W=FS知W1＜W2。或：因为前后两次动量变化相同，所以由动量定理知，前后两次力的作用时间相同，冲量相同。对于做功大小的判断，也可以直接由动能定理看前后两次动能的变化的大小。11．【答案】-20kg·m/s；16kg·m/s；36kg·m/s【解析】碰地前的动量p=mv=-2×10kg·m/s＝-20kg·m/s；碰后的动量p′=mv′=2×8kg·m/s=16kg·m/s.动量变化Δp=p′－p=16kg·m/s－（－20）kg·m/s＝36kg·m/s.12．【答案】20；202；20；竖直向下；20；竖直向下【解析】抛出时物体的动量大小为p＝mv0＝2×10kg·m/s＝20kg·m/s.1s末物体的竖直分速度为vy＝gt=10m/s，物体在1s末的速度为vt=210220yvvm/s，则物体在1s末动量的大小为p′=mvt=2×102kg·m/s＝202kg·m/s.由于物体的水平分运动为匀速运动，故物体在这1s内速度的变化Δv就等于竖直分速度的变化Δvy，则物体在这1s内动量的变化为Δp=p′－p=mΔv=mΔvy=2×10kg·m/s=20kg·m/s，Δp的方向与Δvy的方向相同，竖直向下.物体在这1s内重力的冲量为IG＝mgt=2×10×1N·s＝20N·s，其方向与重力的方向相同，竖直向下713．【答案】0.6N·s【解析】小球从0.80m高处自由下落到软垫上所用时间t=gh2=0.4s.设软垫对小球的冲量为I，对小球下落的全过程由动量定理有I-mg（t1+t2）=0，则I=0.6N·s.14．【答案】3:1；1∶1【解析】由动量定理Ft=p′－p知－Ft=0－mv，则13BBAABAvmvmtt.当阻力为地面摩擦力且动摩擦因数相同时，由－μmgt=0－mv知t=gv，则tA:tB=1:1.15．（12分）【解析】以A、B整体为研究对象：Ft1=（mA+mB）v-0得vA=v=BAmmFt1.（4分）以B为研究对象：Ft2=mBv′－mBv得vB=v′=BABmmFtmFt12.（4分）以子弹为研究对象：－F（t1+t2）=mv″－mv0得v″=v0－mttF)(21（4分）16．（12分）【解析】对于本题，可用两种方法求解：方法一：分段列式。人从高空落下到安全带伸直（未张紧）的过程中，作自由落体运动，所以安全带伸直时人的即时速度v0=smgh/1051022（4分）安全带开始张紧对人产生拉力，直至最后静止，人的初状态：速度为v0，方向向下，末状态：速度v′=0，这个过程经过的时间为1.2s，在此过程中人受绳子拉力和重力作用，取竖直向下为正方向，根据动量定理得：（mg－F）t=mv′－mv0（4分）得NmgtmvvmF11000（4分）方向向上。方法二：对全程列式。取向下为正mg（t1+t2）－Ft2=0（4分）8其中自由落体时间t1=sgh12（4分）安全带缓冲时间t2=1.2s所以F=1100N（4分）17．（12分）【解析】将木块与金属块做为研究的系统。绳断前，木块与金