高中物理人教版5第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭 课时训练5反冲运动火箭

课时训练5反冲运动火箭题组一反冲运动1.(多选)下列属于反冲运动的是()A.喷气式飞机的运动B.直升机的运动C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动解析:反冲现象是一个物体分裂成两部分,两部分朝相反的方向运动,故直升机不是反冲现象。答案:ACD2.小车上装有一桶水,静止在光滑水平地面上,如图所示,桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门,分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)。要使小车向前运动,可采用的方法是()A.打开阀门S1 B.打开阀门S2C.打开阀门S3 D.打开阀门S4解析:反冲运动中,系统的两部分运动方向相反,要使小车向前运动,水应向后喷出,故选项B正确。答案:B3.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上,现欲离开冰面,下列方法中可行的是()A.向后踢腿 B.手臂向后甩C.在冰面上滚动 D.脱下外衣水平抛出解析:踢腿、甩手对整个身体系统来讲是内力,内力不改变系统整体的运动状态。答案:D题组二火箭4.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是()A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭解析:火箭工作的原理是利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得反冲速度,故选B项。答案:B5.如图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率v0向正x轴方向平动,要使探测器改为向正x轴偏负y轴60°的方向以原来的速率v0平动,则()A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间C.开动P4适当时间D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间解析:任意开动某一发动机,都能向探测器提供推力。由动量守恒定律知,探测器将得到一与该喷气发动机喷气方向相反的动量(速度)。已知探测器的初动量方向为正x轴方向,要使其动量大小不变,方向沿正x轴偏负y轴60°,如图所示,必须使沿正x轴方向的动量mv0减少为mv1,即应开动P1适当时间,而且还必须再开动P4适当时间,使探测器获得一沿负y轴方向的动量mv4。答案:A6.某小组在探究反冲运动时,将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小模具船上,利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上,已知打开液化气瓶后向外喷射气体的对地速度为v1,如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm,忽略水的阻力,则:(1)喷射出质量为Δm的气体后,小船的速度是多少?(2)喷射出Δm气体的过程中,小船所受气体的平均作用力的大小是多少?解析:(1)由动量守恒定律得0=(m1+m2-Δm)v船-Δmv1,得v船=。(2)对喷射出的气体运用动量定理得FΔt=Δmv1,解得F=。由牛顿第三定律得,小船所受气体的平均作用力大小为F'=。答案:(1)(2)题组三人船模型7.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,当小球从如图所示位置无初速度地沿内壁滚到最低点时,大球移动的距离为()A.B.C.D.解析:对系统由动量守恒定律得mx1-2mx2=0,故x1=2x2,又因为x1+x2=R,故x2=R,即B选项正确。答案:B8.某人在一只静止的小船上练习射击,船和人连同枪(不包括子弹)及靶的总质量为m',枪内装有n颗子弹,每颗子弹的质量为m,枪口到靶的距离为L,子弹射出枪口时相对地面的速度为v0,在发射一颗子弹时,前一颗子弹已陷入靶中,则在发射完n颗子弹后,小船后退的距离为多少(不计水的阻力)。解析:子弹发射时在枪内的运动和击靶的过程,类似于人船模型中相互作用。连发n颗子弹,相当于n个人从船头走到船尾。把船、人、枪、靶和子弹作为一个系统进行研究,因该系统在水平方向上不受外力,所以在这个方向上总动量守恒。设一颗子弹完成射击过程的时间内,小船移动x0,由动量守恒定律可得=0。解方程可得x0=。因此,发射n颗子弹后,小船后退的距离x=nx0=。答案:题组四爆炸9.(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()的速度方向一定与原速度方向相反B.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、b一定同时到达水平地面D.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。答案:CD10.一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v=2m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10m/s2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()解析:弹丸爆炸过程遵守动量守恒,若爆炸后甲、乙同向飞出,则有2m=mv甲+mv乙①;若爆炸后甲、乙反向飞出,则有2m=mv甲-mv乙②;或2m=-mv甲+mv乙③;爆炸后甲、乙从同一高度做平抛运动,由选项A中图可知,爆炸后甲、乙向相反方向飞出,下落时间t=s=1s,速度分别为v甲=m/s=m/s,v乙=m/s=m/s,代入②式不成立,A项错误;同理,可求出选项B、C、D中甲、乙的速度,分别代入①式、①式、③式可知,只有B项正确。答案:B(建议用时:30分钟)1.(多选)下列属于反冲运动的是()A.向后划水,船向前运动B.用枪射击时,子弹向前飞,枪身后退C.用力向后蹬地,人向前运动D.水流过水轮机时,水轮机旋转方向与水流出方向相反解析:反冲运动是物体在内力作用下分为两部分,其运动方向相反,选项A是桨与外部水的作用,选项C是人脚与外部地面的作用,都不属于反冲;选项B中子弹与枪身是系统中的两部分,选项D中水流过水轮机内部,是系统中的两部分,选项B、D正确。答案:BD2.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()A.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。答案:C3.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()A.若前后舱是分开的,则前舱将向后加速运动B.若前后舱是分开的,则前舱将向前加速运动C.若前后舱不分开,则船将向后加速运动D.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。答案:B4.一炮艇总质量为m0,以速度v0匀速行驶,从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后艇的速度为v',若不计水的阻力,则下列各关系式中正确的是()=(m0-m)v'+mv=(m0-m)v'+m(v+v0)=(m0-m)v'+m(v+v')=m0v'+mv解析:动量守恒定律中的速度都是相对于同一参照物的,题中所给炮弹的速度是相对于河岸的,即相对于地面的,根据动量守恒定律,可得m0v0=(m0-m)v'+mv,故正确的关系式为A。答案:A5.静止的实验火箭,总质量为m',当它以对地速度为v0喷出质量为Δm的高温气体后,火箭的速度大小为()A. C. 解析:由动量守恒定律得Δmv0+(m'-Δm)v=0。火箭的速度为v=-,选项B正确。答案:B6.一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是()A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气B.探测器加速运动时,竖直向下喷气C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气D.探测器匀速运动时,不需要喷气解析:探测器加速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力沿直线运动方向,选项A、B均错。探测器匀速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力为零,根据反冲运动的特点可知选项C正确而D错误。答案:C7.(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上,甲、乙两人分别站在车上左、右两端,当两人同时相向而行时,发现小车向左移动,则()A.若两人质量相等,必定v甲>v乙B.若两人质量相等,必定v甲<v乙C.若两人速率相等,必定m甲>m乙D.若两人速率相等,必定m甲<m乙解析:把甲、乙以及小车看成一个系统,系统的动量守恒,开始时速度都为零,小车向左运动,说明甲、乙两人的合动量方向向右,根据题意,甲向右运动,乙向左运动,所以甲的动量大于乙的动量,如果二者质量相等,则甲的速度大于乙的速度,如果二者速度相等,则甲的质量大于乙的质量。答案:AC8.如图所示,质量为m'的小船在静止水面上以速率v0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()+v+(v0+v) +(v0-v)解析:根据动量守恒定律,取v0为正方向,则(m'+m)v0=m'v'-mv,得v'=v0+(v0+v),选项C正确。答案:C9.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2×10-4m3/s,喷出速度保持为水平对地10m/s。启动前火箭总质量为kg,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103kg/m3。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ρ,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'-ρQt)v'=ρQtv火箭启动后2s末的速度为v'=m/s=4m/s。答案:4m/s10.在沙堆上有一木块,质量m1=5kg,木块上放一爆竹,质量m2=kg。点燃