2024-2025学年高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课堂演练含解析新人教版选修3-5

PAGE6-反冲运动火箭1．(多选)有关实际中的现象，下列说法正确的是()A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B．体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了削减反冲的影响D．为了减轻撞车时对司乘人员的损害程度，发动机舱越坚实越好解析：火箭靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力，从而获得巨大速度，A正确；体操运动员在着地时屈腿是为了延长作用时间来减小地面对运动员的作用力，B正确；用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了削减反冲的影响，C正确；为了减轻撞车时对司乘人员的损害程度，须要兼顾延长作用时间，减小作用力，D错误．答案：ABC2．(多选)下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度()A．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答案：AC3.以速度20m/s沿水平方向飞行的手榴弹在空中爆炸，炸裂成1kg和0.5kg的两块，其中0.5kg的那块以40m/s的速率沿原来速度相反的方向运动，此时另一块的速率为（）A.10m/sB.30m/sC.50m/sD.70m/s解析：手榴弹在空中爆炸过程，爆炸力远大于重力，在水平方向上动量守恒，以手榴弹原来速度为正方向，由动量守恒定律得：Mv0＝m1v1＋m2v2，即1.5×20＝0.5×（－40）＋1×v2，解得v2＝50m/s.答案：C4.某人在一只静止的小船上练习射击，船、人连同枪（不包括子弹）及靶的总质量为M，枪内有n颗子弹，每颗子弹的质量为m，枪口到靶的距离为L，子弹水平射出枪口相对于地的速度为v0，在放射后一发子弹时，前一发子弹已射入靶中，在射完n颗子弹时，小船后退的距离为（）A.0 B.eq\f(nmL,M＋（n－1）m)C.eq\f(nmL,M＋nm) D.eq\f(nmL,M＋（n＋1）m)解析：由系统的动量守恒得：mv＝[M＋（n－1）m]v′；设子弹经过时间t打到靶上，则：vt＋v′t＝L；联立以上两式得：v′t＝eq\f(m,M＋nm)·L；射完n颗子弹的过程中，每一次放射子弹船后退的距离都相同，所以船后退的总距离：x＝nv′t＝eq\f(nmL,M＋nm)，所以选项C正确，选项A、B、D错误.答案：C5．“神舟六号”宇宙飞船是由火箭喷气发动机向后喷气而加速的．假设火箭喷气发动机每次喷出气体质量为m，喷出的气体相对地面的速度为v，设“神舟”六号载人飞船及火箭的总质量为M(m≪M)，喷气前飞船的速度为v0，火箭发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的状况下，火箭发动机点火后1s末，飞船的速度是多大？解析：选火箭和1s内喷出的气体为探讨对象，设火箭1s末的速度为v′，1s内共喷出质量为20m的气体，取火箭运动方向为正方向，由动量守恒定律得(M－20m)v′－20mv＝0所以1s末火箭的速度v′＝eq\f(20mv,M－20m).答案：eq\f(20mv,M－20m)A级抓基础1．(多选)假设一小型火箭沿人造地球卫星的轨道在高空中做匀速圆周运动．假如火箭向跟其速度相反的方向射出一个质量不行忽视的物体A，则下列状况哪些是能够成立的()A．物体A可能竖直落下地球，火箭可能沿原轨道运动B．A跟火箭都不行能沿原轨道运动C．A运行轨道半径将减小，火箭运动轨道半径将增大D．A可能沿地球半径方向竖直下落，火箭运行的轨道半径增大解析：火箭绕地球做匀速圆周运动时，万有引力刚好充当向心力，在轨迹切线方向无外力作用，故火箭沿切线向后放射物体过程中，系统沿轨道切线方向动量守恒，所以v′>v0.所以火箭要做离心运动，即火箭不行能在原轨道上运行．至于被放射的物体A，由于放射时做功状况的不同，放射后的A，速度可沿原运动方向，但速度变小，要做向心运动，即轨道半径变小；速度也可能刚好为零(对地)，以后则竖直下落；速度也可能大小刚好等于火箭原飞行速度，所以A也可能在原轨道上运行，只是绕行方向与火箭绕行方向相反．综上探讨可知，正确选项为C、D.答案：CD2．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计一吨左右)．一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量．他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停岸，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长L，已知他自身的质量为m，则渔船的质量M为()A.eq\f(mL,d) B.eq\f(m（L－d）,d)C.eq\f(m（L＋d）,d) D.eq\f(md,L－d)解析：据题意，人从船尾走到船头过程中，动量守恒，则有：Mv′＝mv，即Meq\f(d,t)＝meq\f(L－d,t)，则船的质量为：M＝eq\f(m（L－d）,d)，B正确；ACD错误；故选B.答案：B3.假设进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为mA和mB，他们携手匀速远离空间站，相对空间站的速度为v0.某时间A将B向空间站方向轻推，A的速度变为vA，B的速度变为vB，则下列各关系式中正确的是（）A.（mA＋mB）v0＝mAvA－mBvBB.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mB（vA＋v0）C.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mB（vA＋vB）D.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mBvB解析：本题中的各个速度都是相对于空间站的，不须要转换，相互作用前系统的总动量为（mA＋mB）v0，A、B向空间站方向轻推后，A的速度变为vA，B的速度变为vB，动量分别为mAvA、mBvB，依据动量守恒得：（mA＋mB）v0＝mAvA＋mBvB，故D正确，A、B、C错误.答案：D4．(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车的左、右端，当两人同时相向而行时，发觉小车向左移，则()A．若两人质量相等，必有v甲>v乙B．若两人质量相等，必有v甲<v乙C．若两人速率相等，必有m甲>m乙D．若两人速率相等，必有m甲<m乙解析：甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒，且总动量为零，甲动量方向向右，小车动量方向向左，说明|p甲|＝|p乙|＋|p车|，即m甲v甲>m乙v乙，若m甲＝m乙，则v甲>v乙，A对，B错；若v甲＝v乙，则m甲>m乙，C对，D错．答案：AC5.如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球.起先将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放，之后不会与车上的支架碰撞.在小铁球来回摇摆的过程中，下列说法中正确的是（）A.小球摆到最低点时，小车的速度最大B.小车和小球系统动量守恒C.小球摆到右方最高点时刻，小车有向右的速度D.小球向右摇摆过程，小车始终向左加速运动解析：小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，小球在最低点，小球的水平速度最大，小车速度最大，小球从图示位置下摆到最低点，小车受力向左加速运动，当小球到最低点时，小车速度最大.当小球从最低点向右边运动时，小车向左减速，当小球运动到与左边图示位置相对称的位置时，小车静止.故小球向右摇摆过程小车先向左加速运动，后向左减速运动，故A正确，C、D错误；小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，在竖直方向动量不守恒，系统整体动量不守恒，故B错误，所以A正确，B、C、D错误.答案：A[B级提实力]6．如图所示，一个质量为m1＝50kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳．气球和长绳的总质量为m2＝20kg，长绳的下端刚好和水平面接触．当静止时人离地面的高度为h＝5m．假如这个人起先沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地高度是(可以把人看作质点)()A．5m B．3.6mC．2.6m D．8m解析：当人滑到绳下端时，由平均动量守恒，得：m1eq\f(h1,t)＝m2eq\f(h2,t)，且h1＋h2＝h.解得h1＝1.4m.所以他离地高度H＝h－h1＝3.6m，故选项B正确．答案：B7．质量为m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为Ek，突然在空中爆炸成质量相同的两块，其中一块向后飞去，动能为eq\f(Ek,2)，另一块向前飞去，则向前的这块的动能为()A.eq\f(Ek,2)B.eq\f(9Ek,2)C.eq\f(9Ek,4)D.eq\f(9＋4\r(2),2)Ek解析：由于爆炸产生的作用力远大于重力，在爆炸的瞬间水平方向上动量守恒，依据动量守恒求出另一块炸弹的速度，从而求出动能的大小．炸弹起先动能Ek＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2Ek,m)).其中一块动能为eq\f(Ek,2)＝eq\f(1,2)·eq\f(m,2)veq\o\al(2,1)，解得v1＝eq\r(\f(2Ek,m))，依据动量守恒定律得mv＝－eq\f(m,2)v1＋eq\f(m,2)v2，解得v2＝3eq\r(\f(2Ek,m))，则动能Ek′＝eq\f(1,2)·eq\f(m,2)veq\o\al(2,2)＝eq\f(9,2)Ek，B正确．答案：B8.（多选）如图所示，人站在小车上，不断用铁锤敲击小车的一端.下列各种说法正确的是（）A.假如地面水平、坚硬光滑，则小车将在原地旁边做往复运动B.假如地面的阻力较大，则小车有可能断断续续地水平向右运动C.因为敲打时，铁锤跟小车间的相互作用力属于内力，小车不行能发生定向运动D.小车能否定向运动，取决于小车跟铁锤的质量之比，跟其他因素无关解析：假如地面水平、坚硬光滑，人与小车组成的系统动量守恒，起先系统静止，总动量为零.当人举锤的过程中，在水平方向锤子的动量向右，由于系统动量守恒，总动量为零，则车的动量向左，车向左运动.当人锤子向左运动时，锤子的动量向左，该过程小车动量向右，小车向右运动，当锤子敲击小车时，锤子与车都静止，因此整个过程中，小车先向左运动，后向右运动，最终静止，然后重复该过程.因此在敲击小车过程中，小车将在原地旁边做往复运动，故A正确.假如地面的阻力较大，在锤子向右运动时，锤子有向右的冲量，车有向左的冲量，车受到向左的作用力，由于地面阻力较大，车受到的合力为零，车静止不动，当人用力使锤子向左运动时，小车受到向右的反冲力较大，可能大于小车受到的阻力，小车向右运动，当锤子打击车时，车停止运动，因此在整个过程中，小车向右运动，然后重复该过程.从整个过程来看，小车有可能断断续续地水平向右运动，故B正确.由A项和B项分析可知，在铁锤不断用铁锤敲击小车的一端过程中，小车可以运动，故C错误.小车能否运动，取决于地面是否光滑与挥锤子时对锤子作用力的大小，与小车跟铁锤的质量之比无关，故D错误.答案：AB9．质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边．当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？(忽视水的阻力)解析：在人从船头走到船尾的过程中，任设某一时刻船和人的速度大小分别为v1和v2，则由于船和人的总动量守恒，于是mv1－Mv2＝0.而这过程中船与人的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))1和eq\o(v,\s\up6(－))2也应满意类似的关系：meq\o(v,\s\up6(－))1－Meq\o(v,\s\up6(－))2＝0.上式同乘过程所经验的时间t后，船和人相对于岸的位移同样有：mL1－ML2＝0.从图中可以看出，人、船的位移L1和L2大小之和等于L.L1＋L2＝L.由以上各式解得：L1＝eq\f(M,M＋m)L；L2＝eq\f(m,M＋m)L.答案：eq\f(m,M＋m)L10．一质量为m＝0.5kg的子弹以初速度v0＝8m/s水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，A与木块B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，起先弹簧处于原长，如图所示，木块A、B的质量分别为MA＝1.5kg.MB＝2.0kg求：(1)子弹射入木块A后的速度，此过程损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能．解析：(1)对子弹和木块在打击的过程中满意动量守恒，有：mv0＝(MA