2019-2020年高中物理 第16章 第5节 反冲运动 火箭同步练习 新人教版选修3-5

2019-2020年高中物理第16章第5节反冲运动火箭同步练习新人教版选修3-5一、选择题（单选题）1．下列不属于反冲运动的是（喷气式飞机的运动C.火箭的运动）直升机的运动D.反击式水轮机的运动答案：B解析：直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动。假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是（）步行B•挥动双臂在冰面上滚动脱去外衣抛向岸的反方向答案：D解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v°,突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v的方向飞去，则另一块的运动（）0一定沿v°的方向飞去一定沿v°的反方向飞去可能做自由落体运动以上说法都不对答案：CMv－mv解析：根据动量守恒得vz=M*_m。mv可能大于、小于或等于Mv°,所以V可能小于、大于或等于零。（河北邢台一中xx〜xx学年高二下学期检测）一质量为M的航天器，正以速度vo在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v,加速后航天器的速度大小v,则喷出气体的质量m为（）12TOC\o"1-5"\h\zv_vvm=0MB.m=—Mvv＋v121v_v“D.v_v“D.m=Mv_v21C.m=―0Mv＋v21答案：C

解析：规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得：Mv=（M—m）v—mv021v—v解得m=V2^V0M，故选Co21（潍坊市xx〜xx学年高二下学期三校联考）如图所示，质量为M的小船在静止水平面上以速度vo向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（）A.mvA.mvo+MvmB.vo—MvmmC.Vo+M（Vo+V）D.Vo+M（Vo—v）答案：c解析：根据动量守恒定律，选向右方向为正方向，贝9有（M+m）vo=Mv‘一mv,解得V=vo+M（vo+v），故选项C正确。二、非选择题（青州一中xx〜xx学年高二下学期期末）如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为8okg和lookg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为o.lm/soA将B向空间站方向轻推后，A的速度变为o.2m/s，求此时B的速度大小和方向。答案：o.o2m/s远离空间站方向解析：根据动量守恒，（mA+mB）vo=mAvA+mBvB，代入数据可解得vB=o.o2m/s，方向为ABoAABBB离开空间站方向。课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为2X10-4m3/s，喷出速度保持为对地iom/so启动前火箭总质量为1.4kg，则启动2s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1o3kg/m3o答案：4m/s解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为M,喷出水流的流量为Q，水的密度为Q，水流的喷出速度为v,火箭的反冲速度为v‘，由动量守恒定律得（M—pQt）vz=pQtv

火箭启动后2s末的速度为,pQtv103x2x10-4x2x10,,V=M-pQt=1.4-103x2x10-4x2m/s=4m/s&光滑水平面上放着一质量为M的槽，槽与水平面相切且光滑，如图所示，一质量为m的小球以速度v0向槽运动，若开始时槽固定不动，求小球上升的高度(槽足够高)。若槽不固定，则小球又上升多高？v2mv2答案：002gM+mg乙1v2解析：槽固定时，设球上升的高度为1，由机械能守恒定律得mgh1=2mv0,解得片=灵。槽不固定时，设球上升的最大高度为h2，此时两者速度为v，由动量守恒定律得mv0=(m+M)v。由机械能守恒定律得|mv0=2(m+M)v2+mgh2，解得槽不固定时小球上升的高度h2=Mv202m+Mgo能力提升一、选择题(1一3题为单选题，4题为多选题)1•质量为m、半径为R的小球，放在半径为2R、质量为2m的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上。当小球从如图所示的位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离是()B．DB．D．c・4答案：B解析：由水平方向平均动量守恒有：mx小球=2mx大球，又x小球+x大球=R，所以x大球吕R。2．一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动。探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是()探测器加速运动时，向后喷射探测器加速运动时，竖直向下喷射探测器匀速运动时，竖直向下喷射D.探测器匀速运动时，不需要喷射答案：C解析：探测器加速运动时，重力与喷气获得的反作用力的合力应向前，所以A、B错，探测器匀速运动时，所受合力应为零，C对D错。（广东省实验中学xx〜xx学年高二下学期期中）如图，小车由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成，静止在光滑水平面上，当小车固定时，从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止。如果小车不固定，物体仍从A点由静止滑下，贝"）仍滑到小车上的C点停住滑到小车上的BC间某处停住会冲出C点落到车外小车向左运动，其位移与物体在水平方向的位移大小一定相等答案：A解析：小车固定时，根据能量守恒定律可知，小球下滑过程中重力势能转化为因摩擦力产生的内能。设小球离BC高度为h，BC部分长度为L,与BC摩擦力为f,此时有：Q=mgh=fL①当小车不固定时，假设物块不会从车上滑下来，根据系统水平方向动量守恒可知最终小车和物块均静止，再根据能量守恒可知，物块的重力势能全部转化为因克服小车与木块之间的摩擦而产生的内能，此时有：Q=mgh=fL②21由①②可知：Q1=Q2,L1=L，故两次产生热量一样，物块还是滑到C点停住，故A正确，B、C、D错误。MA、B两船的质量均为M,它们都静止在平静的湖面上，当A船上质量为的人以水平速度v从A船跳到B船，再从B船跳回A船。设水对船的阻力不计，经多次跳跃后，人最终跳到B船上，贝X）A、B两船的速度大小之比为3:2A、B（包括人）动量大小之比为1：1A、B（包括人）动量之和为零因跳跃次数未知，故以上答案均无法确定答案：ABC解析：选A船、B船和人这三个物体为一系统，则它们的初始总动量为0。由动量守恒定律可知，系统以后的总动量将一直为0。选最终B船的运动方向为正方向，则由动量守恒M定律可得：0=（M+Rvb+Mva2BA22解得：vb=—§va所以A、B两船的速度大小之比为3:2,选项A正确。A和B（包括人）的动量大小相等,方向相反，动量大小之比为1：1,选项B正确。由于系统的总动量始终守恒为零，故A、B（包括人）动量之和也始终为零，选项C正确。二、非选择题如图所示，质量为m的木块和质量为M的金属块用细绳系在一起，处于深水中静止,剪断细绳，木块上浮h时（还没有露出水面），铁块下沉的深度为。（水的阻力不计）解析：木块与金属块所构成的系统的重力与所受浮力平衡，合外力为零，故动量守恒。当剪断细绳时，个体的动量不守恒，但系统的动量守恒。对系统而言，剪断前动量为零，当剪断细绳后，金属块下降，动量方向向下，木块上升，动量方向向上，由于合动量为零，即向上的动量与向下的动量大小相等。m设金属块下降的距离为X，则根据动量守恒定律有：Mx=mh，解得x=Mh。以初速度vo与水平方向成60。角斜向上抛出的手榴弹，到达最高点时炸成质量分别为m和2m的两块。其中质量大的一块沿着原来的方向以2vo的速度飞行。求（1）质量较小的另一块弹片速度的大小和方向。（2）爆炸过程有多少化学能转化为弹片的动能？答案：（1）2.5vo，方向与爆炸前速度的方向相反⑵Tmv2解析：手榴弹爆炸过程，爆炸力是内力，远大于重力，因此爆炸过程各弹片组成的系统动量守恒，因为爆炸过程火药的化学能转化为内能，进而有一部分转化为弹片的动能，所以此过程系统的机械能（动能）增加。（1）斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动，在最高点处爆炸前的速度vi=vocos60°=|v°。设V］的方向为正方向，如图所示，由动量守恒定律得：3mv=2mV+mv112其中爆炸后大块弹片速度V]=2v°,解得V2=—2.5v0,“一”号表示V2的速度与爆炸前速度方向相反。(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等于系统动能的增量，AEk=*X2mv/2+新逬一*(3m)(3m)v2=27mv2。0平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边缘沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A点，距货箱水平距离为l=4m，如图所示。人的质量为m,车连同货箱的质量为M=4m,货箱高度为h=1.25m。求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大。答案：1.6m/s解析：人从货箱边跳离的过程，系统(人、车和货箱)水平方向动量守恒，设人的水平速度是v,车的反冲速度是v2，取向右为正方向，则mV】一Mv2=0，解得v2=|vi?人跳离货箱后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为人跳离货箱后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为t=2hg2X1.25~1B-S=0.5s。在这段时间内人的水平位移S=0.5s。在这段时间内人的水平位移S]和车的位移s2分别为si=vit，S2=v21，由图可知，Si+s=l2即vt即vt+vt=l,则v1222019-2020年高中物理第16章第5节反冲运动火箭练习新人教版选修3-51．反冲．根据动量守恒定律,一个静止的物体在内力的作用下分裂成为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动.这个现象叫作反冲.火箭.喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的.设火箭在时间At内喷射燃气的质量是Am,喷出燃气的速度是u喷出燃气前火箭质量是m则由动量守恒定律知火箭获得的速度厶v==¥_u可见，火箭喷出燃气的速度u越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量(即喷出燃气前的质量)之比越大，火箭获得的速度越大.［基［础［巩［固下列不属于反冲运动的是(B)A•喷气式飞机的运动B.直升机的运动火箭的运动D.反击式水轮机的运动解析：喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力；反击式水轮机靠水轮击打水，通过反冲获得动力；直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动.(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度(AC)使喷出的气体速度增大B•使喷出的气体温度更高C•使喷出的气体质量更大D•使喷出的气体密度更小解析：设原来火箭的总质量为M,喷出的气体质量为m速度是v,剩余的质量(M—m)mvv的速度是v‘，由动量守恒得出：(M—m)v'=mv得：v'=M—皿=，由该式可知：m越m—1大，V越大，v越大.故A、C正确.手持铁球的跳远运动员起跳后，欲提高跳远成绩，可在运动到最高点时，将手中的铁球(C)竖直向上抛出B.向前方抛出C.向后方抛出D.向左方抛出解析：欲提高跳远成绩，则应增大水平速度，即增大水平方向的动量，所以可将铁球向后抛出，人和铁球的总动量守恒，因为铁球的动量向后，所以人向前的动量增加.如图所示，船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水均匀地抽往后舱，不计水的阻力，下列说法中正确的是(B)

若前后舱是分开的，则前舱将向后加速运动若前后舱是分开的，则前舱将向前加速运动若前后舱不分开，则船将向后加速运动若前后舱不分开，则船将向前加速运动解析：前后舱分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲作用前舱向前加速运动，若不分开，前后舱和水是一个整体，则船不动.假设一个小型宇宙飞船沿人造地球卫星的轨道在高空中绕地球做匀速圆周运动，如果飞船沿其速度相反的方向抛出一个质量不可忽略的物体A,则下列说法正确错误的是(A)A与飞船都可能沿原轨道运动A与飞船都不可能沿原轨道运动A运动的轨道半径可能减小，也可能增加A可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径将增大解析：抛出物体A后，由反冲原理知飞船速度变大，所需向心力变大，从而飞船做离心运动离开原来轨道，半径增大；物体A的速率可能比原来的速率大，也可比原来的速率小或相等，也可能等于零从而竖直下落.［能［力［提［升一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动.探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是(C)探测器加速运动时，向后喷射探测器加速运动时，竖直向下喷射探测器匀速运动时，竖直向下喷射探测器匀速运动时，不需要喷射分析：要航天器沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，要么所受合力为0(匀速直线运动)，要么所受合力的方向与运动方向相同(匀加速直线运动).解析：航天器在加速运动时，因为受月球引力的作用，喷气所产生的推力一方面要平衡月球的引力，另一方面还要提供加速的动力，即沿着后下方某一个方向喷气，所以A、B错；航天器在匀速运动时，因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只要平衡月球的引力即可(竖直向下喷气)，C对、D错.装有炮弹的大炮总质量为M,炮弹的质量为m炮弹射出炮口时对地的速度为v0，若炮筒与水平地面的夹角为e，则炮车后退的速度大小为(B)mmvOcoseA・Mv°B/M^mvOC'C・M—mmvOcoseD.M解析：发射炮弹时，炮车只可能沿水平地面向后退，水平方向所受的摩擦力远小于火药爆炸时炮弹与炮车间的相互作用力，故系统在水平方向上动量守恒，由mvOcose=(M—m)vm)v，得v=mvOcoseM—m(多选)向空中发射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则(CD)b的速度方向一定与原速度方向相反从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大

C．a、b一定同时到达水平地面在炸裂过程中，a、b受到的力的大小一定相等解析：爆炸后系统的总机械能增加，但不能确定a、b两块的速度大小，所以A、B不能确定；因炸开后两者都做平抛运动，且高度相同，故C对；由牛顿第三定律知D对.质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比.当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下.跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的vt图象为(B)分析：人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下.跳离前后系统动量守恒，求得车的速度.解析：人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有(m+2m)v0=2mv+(―mvO),得v=2v0,人跳车后做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳车前后车的加速度不变，所以能正确表示车运动的vt图象是B.故选B.点评：解决该题关键要知道跳离前后系统动量守恒，规定初速度的方向为正方向列等式求解.如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L,细杆高为h且位于小车的中点，试求：当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上.解析：蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t=解析：蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t=，蛙与车组成的系统水平方向动量守恒，由动量守恒定律得Mv‘一mv=O,LLM2g若蛙恰好落在桌面上，则有Vt+vt=2，上面三式联立可求出v=4m+M二答案LM座答案：4m+M；Jh某宇航员在太空站内做了如下实验：选取两个质量分别为mA=0.1kg>mB=0.2kg的小球A、B和一根轻质短弹簧，弹簧的一端与小球A粘连,另一端与小球B接触而不粘连.现使小球A和B之间夹着被压缩的轻质弹簧，处于锁定状态，一起以速度vO=O.1m/s做匀速直线运动，如图所示.过一段时间