新教材2024-2025学年高中物理第1章动量与动量守恒定律分层作业9反冲教科版选择性必修第一册

第一章分层作业9反冲A级必备学问基础练1.下列关于反冲运动的说法正确的是()A.抛出物体的质量m1要小于剩下物体的质量m2才能获得反冲B.若抛出物体的质量m1大于剩下物体的质量m2,则剩下物体的反冲力大于抛出物体所受的力C.若抛出物体的质量m1大于剩下物体的质量m2,但剩下物体的反冲力仍等于抛出物体所受的力D.反冲运动中,牛顿第三定律适用,但牛顿其次定律不适用2.一空船静止于水面上,船后舱有漏洞进水,堵住漏洞后用一水泵把后舱中的水抽往前舱,前后舱用隔板隔开,如图所示。不计水的阻力,在抽水过程中船的运动状况是()A.保持静止B.持续向前运动C.持续向后运动D.前后往复运动3.一探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止起先沿着与月球表面成一倾角的直线飞行,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,不须要喷气4.(2024山东济宁高二期末)有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,两位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量,他们进行了如下操作:首先将船平行码头自由停岸,然后其中一位同学轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而后另一位同学用卷尺测出船后退的距离d,最终用卷尺测出船长L,如图所示。已知在船上走的同学的质量为m,则小船的质量为()A.m(L+C.mLd D.5.滑板运动是人们宠爱的一种运动。如图所示,质量为m1=50kg的人站在质量为m2=5kg的滑板上,人和滑板都处于静止状态,人沿水平方向向前跃出,离开滑板的速度为v=1m/s。不考虑滑板与地面之间的摩擦,此时滑板的速度大小是()A.110m/s B.C.111m/s D.106.如图所示,自行火炮(炮管水平)连同炮弹的总质量为M,在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶,放射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶,则炮弹相对地面的放射速度v0为()A.MB.MC.MD.M7.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视)()A.30kg·m/s B.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/s D.6.3×102kg·m/sB级关键实力提升练8.如图所示,质量为m的滑块A套在一水平固定的光滑细杆上,可自由滑动。在水平杆上固定一挡板P,滑块A靠在挡板P左侧且处于静止状态,其下端用长为L的不行伸长的轻质细线悬挂一个质量为3m的小球B(可视为质点),已知重力加速度大小为g。现将小球B拉至右端水平位置,使细线处于自然长度,由静止释放,忽视空气阻力,则()A.滑块与小球组成的系统机械能不守恒B.滑块与小球组成的系统动量守恒C.小球第一次运动至最低点时,细线拉力大小为3mgD.滑块运动过程中,所能获得的最大速度为39.明朝的万户被誉为“世界航天第一人”。如图所示,他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着大风筝,想利用火箭的推力飞上天空,然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M,点燃火箭后在极短的时间内,质量为m的炙热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出,空气阻力恒为其重力的110,重力加速度大小为g(1)在燃气喷出后的瞬间,万户及其所携设备获得的动能Ek;(2)在喷出燃气后,万户及其所携设备上升的最大高度h。10.如图所示,2024年11月29日,长征二号F遥十五运载火箭搭载“神舟十五号”载人飞船,在酒泉卫星放射基地放射升空,胜利到达预定轨道,“神舟十五号”载人飞船与空间站“天和”核心舱完成自主快速交会对接,我国长征系列火箭再创佳绩。火箭的飞行应用了反冲的原理,靠喷出燃气的反冲作用而获得巨大的速度。设质量为m的火箭由静止放射时,在极短的时间Δt内喷射燃气的质量是Δm,喷出的燃气相对地面的速率是v。(1)求火箭在喷气后增加的速度Δv。(2)比冲是用于衡量火箭引擎燃料利用效率的重要参数。所谓“比冲”,是指火箭发动机工作时,在一段时间内对火箭的冲量与这段时间内所消耗燃料的质量的比,数值上等于消耗单位质量的燃料时火箭获得的冲量。假设用F表示喷气过程中火箭获得的向前的推力,用τ表示火箭发动机的比冲,请依据题目信息写出比冲的定义式,并推导该火箭发动机比冲的确定式。11.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厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出,落在平板车地板上的A点,距货厢水平距离为l=4m,如图所示。已知人的质量为m,平板车连同货厢的质量为m0=4m,货厢高度为h=1.25m,g取10m/s2。(1)求人跳出后到落到地板期间平板车的反冲速度大小。(2)人落在平板车地板上并站定以后,平板车还运动吗?平板车在轨道上移动的位移是多少?答案：1.C解析反冲运动定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系,A错误。两部分物体之间的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,B错误,C正确。在反冲运动中一部分物体受到的另一部分物体的作用力使该部分物体产生了加速度,该部分物体的速度发生改变,在此过程中对每一部分物体牛顿其次定律都成立,D错误。2.C解析不计水的阻力,则船和水组成的系统动量守恒,系统总动量为零,用一水泵把后舱的水抽往前舱,则水的重心前移,故船将向后运动(等效于人船模型)。故选C。3.C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加速方向,选项A、B错误;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,依据反冲运动的特点可知喷气方向竖直向下,选项C正确,D错误。4.B解析设同学在船上走动时小船的速度大小为v,同学的速度大小为v',同学从船尾走到船头所用时间为t,取小船的运动方向为正方向,则v=dt,v'=L-dt,依据动量守恒定律得Mv-mv'=5.B解析不考虑滑板与地面之间的摩擦,对于人和滑板构成的系统动量守恒,取人沿水平方向向前跃出的方向为正方向,设滑板的速度大小为v',由动量守恒定律有0=m1v-m2v',解得v'=10m/s,故选B。6.A解析自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律可得Mv1=(M-m)v2+mv0,解得v0=M(7.A解析由于喷出燃气过程中重力和空气阻力可忽视,则模型火箭与燃气组成的系统动量守恒。燃气喷出前系统静止,总动量为零,故喷出后瞬间火箭的动量与喷出燃气的动量等值反向,可得火箭的动量大小等于燃气的动量大小,则|p火|=|p气|=m气v气=0.05kg×600m/s=30kg·m/s,故选A。8.D解析滑块与小球运动过程中,滑块与小球组成的系统内没有除重力之外的力对系统做功,所以系统机械能守恒,故A错误;小球向下摇摆过程中,滑块受到挡板的作用力,滑块与小球组成的系统合外力不为零,系统动量不守恒,故B错误;设小球第一次运动至最低点时的速度为v,依据机械能守恒定律有3mgL=12×3mv2,在最低点依据牛顿其次定律有T-3mg=3mv2L,联立解得小球第一次运动至最低点时细线拉力大小为T=9mg,故C错误;当小球通过最低点后,滑块不再受挡板的作用力,此时小球与滑块组成的系统在水平方向动量守恒,设某时刻小球和滑块的速度分别为v1和v2,以水平向左为正方向,依据动量守恒定律有3mv=3mv1+mv2,由上式可知,当v1与v反向且达到最大值时,v2也将达到最大值,即小球其次次通过最低点时,滑块速度达到最大,依据机械能守恒定律有12×3mv2=12×3mv19.答案(1)m2v0解析(1)火箭在极短时间内向下喷出燃气,内力远大于外力,万户及其所携设备和燃气组成的系统动量守恒,有mv0=(M-m)v,解得v=m万户及其所携设备获得的动能Ek=12(M-m)v2=m(2)空气阻力恒为其重力的110由牛顿其次定律有(M-m)g+110(M-m)g=(M-m)解得a=1.1g由运动学公式得0-v2=-2ah,解得h=5m10.答案(1)Δ(2)τ=FΔt解析(1)在极短的时间Δt内,火箭及其喷出的燃气组成的系统动量守恒,规定竖直向上为正方向,有(m-Δm)Δv+Δm(-v)=0,解得Δv=Δmv(2)由题意可知比冲的定义式为τ=F依据动量定理可知,在极短的时间Δt内,火箭受到的冲量为FΔt=(m-Δm)Δv=Δmv代入比冲的定义式可得τ=FΔt11.答案(1)1.6m/s(2)不运动0.8m解析(1)人从货厢边跳离的过程,系统(人、平板车和货厢)的动量守恒,设人的水平速度是v1,平板车的反冲速度是v2,取v1的方向为正方向,有mv1-m0v2=0,解得v2=14v人跳离货厢后做平抛运动,平板车以v2做匀速运动,运动时间为t=2hg=在这段时间内人的水平位移x1和平板车的位移x2分别为x