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

PAGEPAGE5反冲运动火箭时间：45分钟一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)1．静止的试验火箭，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，火箭的速度为(B)A.eq\f(Δmv0,M－Δm) B．－eq\f(Δmv0,M－Δm)C.eq\f(Δmv0,M) D．－eq\f(Δmv0,M)解析：由动量守恒定律得Δmv0＋(M－Δm)v＝0，火箭的速度为v＝－eq\f(Δmv0,M－Δm)，选项B正确．2．一辆拉水车上有两个贮水箱，刚起先前面的水箱有水，后面的水箱无水，若把水从前面的水箱抽到后面的水箱中，假设水车停在光滑水平面上，则抽完水后，水车与原来的位置相比较(A)A．水车向前进了一段距离B．水车向后退了一段距离C．水车仍在原来位置D．无法确定水车的位置解析：水和水车(包括水箱)在水从前面水箱抽到后面水箱的过程中所组成的系统动量守恒，由于水向后发生一段位移，所以车向前发生一段位移，A正确．3．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后放射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的改变状况是(A)A．动量不变，速度增大 B．动量变小，速度不变C．动量增大，速度增大 D．动量增大，速度减小解析：整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变，又因为船放射炮弹后质量减小，因此船的速度增大．4．一个静止的质量为M的原子核，放射出一个质量为m的粒子，粒子离开原子核时相对于核的速度为v0，原子核剩余部分的速率等于(C)A．v0 B.eq\f(m,M－m)v0C.eq\f(m,M)v0 D.eq\f(m,2m－M)v0解析：取整个原子核为探讨对象．由于放射过程极为短暂，放射过程中其他外力的冲量均可不计，系统的动量守恒．放射前的瞬间，系统的动量p1＝0，放射出粒子的这一瞬间，设剩余部分对地的反冲速度为v′，并规定粒子运动的方向为正方向，则粒子的对地速度v＝v0－v′，系统的动量p2＝mv－(M－m)v′＝m(v0－v′)－(M－m)v′，由p1＝p2，即0＝m(v0－v′)－(M－m)v′＝mv0－Mv′得v′＝eq\f(m,M)v0.5.质量m＝100kg的小船静止在安静水面上，船两端站着m甲＝40kg，m乙＝60kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为(A)A．0.6m/s，向左 B．3m/s，向左C．0.6m/s，向右 D．3m/s，向右6．质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧(不拴接)，静置于光滑水平桌面上，当用板拦住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图所示．若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边水平距离为(D)A.eq\f(s,2)B.eq\r(2)sC．sD.eq\f(\r(2),2)s解析：挡板拦住A球时，弹簧的弹性势能全部转化为B球的动能，有Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，挡板撤走后，弹性势能两球平分，则有Ep＝2×eq\f(1,2)mvB′2，由以上两式解得vB′＝eq\f(\r(2),2)vB，又因为B球落地时间不变，故D对．7．从某时刻起先人从船头走向船尾．设水的阻力不计，那么在这段时间内关于人和船的运动状况，下列推断正确的是(ABC)A．人匀速行走，船匀速后退，两者速度的大小与它们的质量成反比B．人加速行走，船加速后退，而且加速度的大小与它们的质量成反比C．人走走停停，船退退停停，两者的动量总和总是为零D．当人从船头走到船尾停止运动后，船由于惯性还会接着后退一段距离解析：由动量守恒定律和牛顿第三定律知A、B、C正确．8．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列状况下，青蛙肯定不能跳过长木板的是(AD)A．木板上表面光滑而下表面粗糙B．木板上表面粗糙而底面光滑C．木板上、下表面都粗糙D．木板上、下表面都光滑解析：只要上表面光滑，则青蛙肯定不能跳过长木板，故A、D选项正确．9．如图所示，小车在光滑水平面上向左匀速运动，轻质弹簧左端固定在A点，物体用细线拉在A点将弹簧压缩，某时刻线断了，物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上，取小车、物体和弹簧为一个系统，下列说法正确的是(BCD)A．若物体滑动中不受摩擦力，则全过程机械能守恒B．若物体滑动中有摩擦力，则全过程动量守恒C．不论物体滑动中有没有摩擦，小车的最终速度与断线前相同D．不论物体滑动中有没有摩擦，系统损失的机械能相同解析：系统水平方向不受外力(即使有摩擦，物体与小车间的摩擦力为内力)，故全过程系统动量守恒，小车的最终速度与线断前相同，选项B、C正确；由于物体粘在B端的油泥上，即物体与小车发生完全非弹性碰撞，有机械能损失，故全过程机械能不守恒，选项A错误；无论有无摩擦，系统初、末动能相同，损失的机械能即为断线前的弹性势能，故D对．二、非选择题10．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：当玩具蛙最小以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上．答案：eq\f(LM,4m＋M)eq\r(\f(2g,h))解析：蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t＝eq\r(\f(2h,g))，蛙与车水平方向动量守恒，可知mx＝M(eq\f(L,2)－x)，蛙要能落到桌面上，其最小水平速度为v＝eq\f(x,t)，上面三式联立求得v＝eq\f(LM,4m＋M)eq\r(\f(2g,h)).11．在太空中有一枚质量为M、相对太空站处于静止状态的火箭，突然喷出质量为m的气体，喷出速度为v0(相对太空站)，紧接着再喷出质量为m的另一股气体，此后火箭获得速度v(相对太空站)．求火箭其次次喷射的气体(相对太空站)的速度的大小．答案：(eq\f(M,m)－2)v＋v0解析：本题所出现的速度都是以太空站为参考系的．依据动量守恒定律，规定v0方向为正方向，有：第一次喷射出气体后，0＝mv0＋(M－m)v1，v1＝－eq\f(mv0,M－m)，负号表示v1方向跟v0方向相反．其次次喷射后，(M－m)v1＝mv2＋(M－2m)v即mv2＝－[(M－2m)v＋mv0解得v2＝－[(eq\f(M,m)－2)v＋v0]，负号表示v2方向与v方向相反．故火箭其次次喷射的气体(相对太空站)的速度大小为(eq\f(M,m)－2)v＋v0.12．如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3m(h小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m1＝30kg，冰块的质量为m2＝10kg，小孩与滑板始终无相对运动．重力加速度的大小g取10m/s2.(1)求斜面体的质量；(2)通过计算推断，冰块与斜面体分别后能否追上小孩？答案：(1)20kg(2)见解析解析：(1)规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20＝(m2＋m3)v，eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,20)＝eq\f(1,2)(m2＋m3)v2＋m2gh，式中v20＝－3m/s为冰块推出时的速度．解得m3＝20kg.(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有m1v1＋m2v20＝0，代入数据得v1＝1m/s，设冰块与斜面体分别后的速度分别为