2020-2021物理3-5课时分层作业4 反冲运动火箭

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年人教版物理选修3-5课时分层作业4反冲运动火箭课时分层作业（四）（时间：40分钟分值：100分)[基础达标练］一、选择题（本题共6小题，每小题6分)1．一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，下列关于喷气方向的说法正确的是（)A．探测器加速运动时，向后喷射B．探测器加速运动时，竖直向下喷射C．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[解析］探测器在加速运动时,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，则沿着后下方某一个方向喷气，选项AB错误；探测器在匀速运动时，因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只需要平衡月球的引力即可（竖直向下喷气），选项C正确，选项D错误．［答案]C2。如图所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1为()A．v0－v2B．v0＋v2C．v0－eq\f(m2,m1）v2D．v0＋eq\f(m2，m1）（v0－v2)［解析]火箭和卫星组成的系统在分离时水平方向上动量守恒，规定初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得(m1＋m2)v0＝m2v2＋m1v1，解得v1＝v0＋eq\f（m2，m1)(v0－v2），D正确．［答案］D3．(多选）一气球由地面匀速上升,当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时，下列说法正确的是(）A．气球可能匀速上升 B．气球可能相对地面静止C．气球可能下降 D．气球运动速度不发生变化［解析］设气球质量为M，人的质量为m，由于气球匀速上升,系统所受的外力之和为零，当人沿吊梯向上爬时，动量守恒，则(M＋m）v0＝mv1＋Mv2，在人向上爬的过程中，气球的速度为v2＝eq\f(M＋mv0－mv1，M）.当v2＞0时，气球可匀速上升;当v2＝0时气球静止；当v2＜0时气球下降．所以，选项A、B、C均正确．要使气球运动速度不变，则人的速度仍为v0，即人不上爬，显然不对，D选项错误．［答案］ABC4．如图所示，质量为M的密闭汽缸置于光滑水平面上,缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是(）A．保持静止不动B．向左移动一定距离后恢复静止C．最终向左做匀速直线运动D．先向左移动,后向右移动回到原来位置［解析]突然撤去隔板，气体向右运动,汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时,它们之间的作用结束．由动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零,结束时总动量必为零，汽缸和气体都将停止运动，故B正确．［答案］B5．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()A．b的速度方向一定与初速度方向相反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C．a、b一定同时到达水平地面D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小不一定相等［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，故下落时间相同,选项C正确；由牛顿第三定律知a、b受到的爆炸力大小相等，作用时间也相同，故a、b受到的爆炸力的冲量大小相等，选项D错误．［答案］C6．如图所示,设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块的运动（）A．一定沿v0的方向飞去B．一定沿v0的反方向飞去C．可能做自由落体运动D．以上说法都不对［解析］以整个导弹为研究对象,取v0的方向为正方向．根据爆炸的瞬间系统在水平方向上动量守恒，有Mv0＝(M－m）v′＋mv，则得另一块的速度为v′＝eq\f（Mv0－mv，M－m)，若Mv0>mv,则v′>0,说明另一块沿v0的方向飞去；若Mv0<mv，则v′〈0，说明另一块沿v0的反方向飞去;若Mv0＝mv,则v′＝0，说明另一块做自由落体运动,故选C。[答案］C二、非选择题(14分)7．一个宇航员连同装备的总质量为100kg，在空间跟飞船相距45m处相对飞船处于静止状态，他带有一个装有0.5kg氧气的贮氧筒，贮氧筒上有一个可以使氧气相对飞船以50m/s的速度喷出的喷嘴．宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船上,同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸，已知宇航员呼吸的耗氧率为2.5×10－4kg/s,试问瞬间喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？［解析］设瞬间喷出氧气的质量为m，宇航员刚好安全返回由动量守恒得mv－Mv1＝0（气体质量的变化对宇航员质量变化的影响很小，可以忽略）匀速运动的时间t＝eq\f(s，v1),m0≥Qt＋m联立解得0。05kg≤m≤0。45kg［答案］瞬间喷出氧气的质量m满足0.05kg≤m≤0。45kg[能力提升练]一、选择题（本题共4小题，每小题6分）1．（多选)平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人,船的质量是人的质量的8倍．从某时刻起,这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动．水对船的阻力忽略不计．下列说法中正确的是(）A．人走动时，他相对于水面的速度大于小船相对于水面的速度B．他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间C．人在船上走动过程中,人对水面的位移是船对水面的位移的9倍D．人在船上走动过程中,人的动能是船的动能的8倍［解析]人船系统动量守恒，总动量始终为零，因此人、船动量等大,速度与质量成反比，A正确；人“突然停止走动”是指人和船相对静止，设这时人、船的速度为v，则(M＋m)v＝0，所以v＝0,说明船的速度立即变为零，B错误；人和船系统动量守恒，速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C错误；由动能和动量关系Ek＝eq\f（p2，2m）∝eq\f(1,m)，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的8倍,D正确．［答案］AD2．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向射出一物体P，不计空气阻力,则（）A．火箭一定离开原来轨道运动B．P一定离开原来轨道运动C．火箭运动半径可能不变D．P运动半径一定减小［解析]火箭射出物体P后，由反冲原理知火箭速度变大，所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，半径增大．P的速率可能减小、可能不变、可能增大，运动也存在多种可能性，所以A正确,B、C、D错误．［答案］A3．将质量为1。00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在所有燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（)A．30kg·m/s B．5.7×102kg·m/sC．6。0×102kg·m/s D．6.3×102kg·m/s[解析]开始时总动量为零,规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律有0＝m1v1＋p，解得火箭的动量p＝－m1v1＝－0.05×600kg·m/s＝－30kg·m/s，负号表示方向，故A正确,BCD错误．[答案]A4．穿着溜冰鞋的人静止站在光滑的冰面上，沿水平方向举枪射击，每次射击时子弹对地速度相等，设第一次射出子弹后，人相对于地后退的速度为v，下列说法正确的是（）A．无论射出多少子弹,人后退的的速度都为vB．射出n颗子弹后，人后退的速度为nvC．射出n颗子弹后,人后退的速度小于nvD．射出n颗子弹后,人后退的速度大于nv［解析]设人、枪(包括子弹）的总质量为M，每颗子弹质量为m，子弹射出速度为v0，射出第1颗子弹,有0＝(M－m）v－mv0，设人射出n颗子弹后的速度为v′，则(M－nm）v′＝nmv0，可得v＝eq\f（mv0,M－m)，v′＝eq\f(nmv0，M－nm），因M－m〉M－nm，所以v′>nv，故选项D正确．[答案］D二、非选择题(本题共2小题，共26分）5．（12分)某校课外科技小组制作了一只“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,喷出速度保持水平且对地为10m/s.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′＝eq\f（ρQtv,m－ρQt)＝eq\f(103×2×10－4×2×10，1。4－103×2×10－4×2）m/s＝4m/s.[答案]4m/s6．(14分)在光滑的水平面上停放一辆平板车，一小孩站在平板车的最左端，小孩和平板车的总质量为M,某时刻小孩将一质量为m的物体沿水平向右的方向抛出，经过一段时间物体落在平板车上，此时物体和平板车立即相对静止．已知物体的落地点距离小孩的水平站距为x＝4m,物体的抛出点距离平板车上表面的高度为h＝1。25m、M＝19m，整个过程中小孩与平板车始终保持相对静止，重力加速度g＝10m/s2.则小孩抛出物体的瞬间平板车的速度应为多大？[解析］小孩抛出物体的瞬间,小孩、平板车以及物体组成的系统动量守恒，设抛出的物体的水平速度大小是v1，平板车的反冲速度大小是v2,则由动量守恒定律得mv1－Mv2＝0又M＝19m解得v2＝eq\f(