2024-2025学年高中物理第一章碰撞与动量守恒第3节课时2反冲现象与火箭的发射练习含解析教科版选修3-5

PAGE5-反冲现象与火箭的放射[A组素养达标]1．关于反冲运动的说法中，正确的是()A．抛出物m1的质量要小于剩下的m2的质量才能反冲B．若抛出物m1的质量大于剩下的m2的质量，则m2所受的力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿其次定律不适用D．抛出部分和剩余部分都适用于牛顿其次定律解析：由于系统的一部分向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动．定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故选项A错误．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B错误．在反冲运动中一部分受到的另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度渐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿其次定律都成立，故选项C错误，D正确．答案：D2．(多选)实行下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度()A．使喷出的气体速度更大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解析：设原来的总质量为M，喷出的气体质量为m，喷出的气体速度为v，剩余的质量(M－m)的速度为v′，由动量守恒定律得(M－m)v′＝mv，则v′＝eq\f(mv,M－m)，因此m越大，v′越大；v越大，v′越大．故A、C正确．答案：AC3．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，可采纳的方法是()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：依据反冲运动特点，当阀门S2打开时，小车将受到向前的推力，从而向前运动，故B项正确，A、C、D项均错误．答案：B4．质量为M的小车在光滑水平地面上以速度v0匀速向右运动，当车中的沙子从底部的漏斗中不断流下时，车子速度将()A．减小 B．不变C．增大 D．无法确定解析：漏出的沙子落至地面前与小车组成的系统在水平方向上动量守恒，沙子在水平方向与小车速度相同，故漏出的沙子对小车速度没有影响，选项B对，A、C、D错．答案：B5．(多选)如图所示，光滑桌面上有质量分别为m1和m2的两木块A、B，起先时弹簧处于压缩状态，放手之后两木块被弹开．在此过程中下面结论正确的是()A．两木块速度大小与质量成反比B．两木块所受冲量的大小相等C．两木块加速度大小相等D．两木块具有完全相同的动量解析：两个木块系统动量守恒，故mAvA－mBvB＝0，故vA∶vB＝mB∶mA，故A正确；弹簧对两个木块的弹力相等，依据I＝Ft可知，两木块所受冲量的大小相等，选项B正确；由牛顿其次定律可知，a＝eq\f(F,m)，两物块质量不同，加速度大小不相等，加速度方向相反，故C错误；两木块的动量大小相等、方向相反，两木块的动量不相同，故D错误．答案：AB6．某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140kg，原来的速度是0.5m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，水的阻力忽视不计，则此时小船的速度v和该同学动量的改变Δp分别为()A．0.25m/s,70kg·m/sB．0.25m/s，－105kg·m/sC．0.95m/s，－63kg·m/sD．0.95m/s，－35kg·m/s解析：规定人原来的速度方向为正方向．设人上船后，船与人共同速度为v.由题意，水的阻力忽视不计，该同学跳上小船后与小船达到同一速度的过程，人和船组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，则由动量守恒定律得m人v人－m船v船＝(m人＋m船)v，代入数据解得v＝0.25m/s，方向与船原来的速度方向相反．该同学动量的改变Δp为Δp＝m人v－m人v人＝60×(0.25－2)kg·m/s＝－105kg·m/s.故选B.答案：B7．(多选)某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”．在试验室里，该同学将一质量为M、长为L的滑块置于水平气垫导轨上(不计摩擦)并接通电源．该同学又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端．下列说法正确的是()A．只有蜗牛运动，滑块不运动B．滑块运动的距离是eq\f(M,M＋m)LC．蜗牛运动的位移是滑块的eq\f(M,m)倍D．滑块与蜗牛运动的距离之和为L解析：依据“人船模型”，易得滑块的位移大小为eq\f(m,M＋m)L，蜗牛运动的位移大小为eq\f(M,M＋m)L，故C、D正确．答案：CD8．如图所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，顶端高度为h，今有一质量为m的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑究竟端时，斜面体在水平面上移动的距离是()A.eq\f(mh,M＋m) B．eq\f(Mh,M＋m)C.eq\f(mh,M＋mtanα) D.eq\f(Mh,M＋mtanα)解析：此题属于“人船模型”问题，m与M组成的系统在水平方向上动量守恒，以m在水平方向上对地位移的方向为正方向，设m在水平方向上对地位移大小为x1，M在水平方向上对地位移大小为x2，则0＝mx1－Mx2①且x1＋x2＝eq\f(h,tanα)②由①②可得x2＝eq\f(mh,M＋mtanα)，故选C.答案：C9．如图所示，带有光滑的半径为R的eq\f(1,4)圆弧轨道的滑块静止在光滑水平面上，滑块的质量为M，将一个质量为m的小球从A处由静止释放，当小球从B点水平飞出时，滑块的速度为多大？(重力加速度为g)解析：运动过程中小球和滑块组成的系统机械能守恒，又因为系统在水平方向不受外力，故系统水平方向动量守恒，设小球从B点飞出时速度大小为v1，滑块的速度大小为v2，以v1的方向为正方向，则有mv1－Mv2＝0，mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，解得v2＝meq\r(\f(2gR,MM＋m)).答案：meq\r(\f(2gR,MM＋m))[B组素养提升]10．质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比．当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离瞬间地面阻力的冲量忽视不计，则下列图中能正确表示车运动的v­t解析：人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有(m＋2m)v0＝2mv＋(－mv0)，得v＝2v0，人跳离后小车做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳离前后，车的加速度不变，所以能正确表示车运动的v­t图像的是选项B.答案：B11．“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标记，是喜庆心情的流露．有一个质量为3m的爆竹从地面斜向上抛出，上升h后到达最高点，此时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东．重力加速度为A．爆竹在最高点爆炸过程中，整体的动量守恒B．质量为m的一块，其速度为2v－3v0C．质量为m的一块，在落地过程中重力冲量的大小为mgeq\r(\f(2h,g))，方向竖直向下D．质量为2m的一块，在落地过程中重力冲量的大小为2mgeq\r(\f(2h,g))，方向水平向东解析：爆竹在最高点爆炸过程中，整体水平方向上不受外力，水平方向上动量守恒，故A错误．规定向东为正方向，依据动量守恒得，3mv0＝2mv＋mv′，解得质量为m的一块的速度v′＝3v0－2v，故B错误．质量为m的一块爆炸后，做平抛运动，运动的时间t＝eq\r(\f(2h,g))，则在落地过程中重力冲量的大小为mgeq\r(\f(2h,g))，方向竖直向下，故C正确．质量为2m的一块，在落地过程中重力冲量的大小为2mgeq\r(\f(2h,g))，方向竖直向下，故D错误．故选C.答案：C12．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，喷出速度保持为对地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且阻力不计，水的密度是1.0×103解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来的总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度大小为v，火箭的反冲速度大小为v′，由动量守恒定律得(M－ρQt)v′＝ρQtv，启动2s末火箭的速度为v′＝eq\f(ρQtv,M－ρQt)＝eq\f(1.0×103×2×10－4×2×10,1.4－1.0×103×2×10－4×2)m/s＝4m/s.答案：4m/s[C组学霸冲刺]13．从某高度自