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2019-2020年高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運動 火箭同步練習 新人教版選修3-5 一、選擇題(單選題) 1．下列不屬于反沖運動的是(　　) A．噴氣式飛機的運動　 B．直升機的運動 C．火箭的運動 D．反擊式水輪機的運動 答案：B 解析：直升機運動是飛機螺旋槳與外部空氣作用的結(jié)果，不屬于反沖運動。 2．假定冰面是光滑的，某人站在冰凍河面的中央，他想到達岸邊，則可行的辦法是(　　) A．步行 B．揮動雙臂 C．在冰面上滾動 D．脫去外衣拋向岸的反方向 答案：D 解析：由于冰面光滑，無法行走或滾動，由動量守恒定律可知，只有拋出物體獲得反沖速度才能到達岸邊。 3．如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M的導彈運動到空中最高點時速度為v0，突然炸成兩塊，質(zhì)量為m的一塊以速度v沿v0的方向飛去，則另一塊的運動(　　) A．一定沿v0的方向飛去 B．一定沿v0的反方向飛去 C．可能做自由落體運動 D．以上說法都不對 答案：C 解析：根據(jù)動量守恒得v′＝。mv可能大于、小于或等于Mv0，所以v′可能小于、大于或等于零。 4．(河北邢臺一中xx～xx學年高二下學期檢測)一質(zhì)量為M的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動機瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體，氣體噴出時速度大小為v1，加速后航天器的速度大小v2，則噴出氣體的質(zhì)量m為(　　) A．m＝M B．m＝M C．m＝M D．m＝M 答案：C 解析：規(guī)定航天器的速度方向為正方向，由動量守恒定律可得： Mv0＝(M－m)v2－mv1 解得m＝M，故選C。 5．(濰坊市xx～xx學年高二下學期三校聯(lián)考) 如圖所示，質(zhì)量為M的小船在靜止水平面上以速度v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對小船靜止。若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為(　　) A．v0＋v B．v0－v C．v0＋(v0＋v) D．v0＋(v0－v) 答案：C 解析：根據(jù)動量守恒定律，選向右方向為正方向，則有(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋(v0＋v)，故選項C正確。 二、非選擇題 6．(青州一中xx～xx學年高二下學期期末)如圖所示，進行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg，他們攜手遠離空間站，相對空間站的速度為0.1m/s。A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2m/s，求此時B的速度大小和方向。 答案：0.02m/s　遠離空間站方向 解析：根據(jù)動量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入數(shù) 據(jù)可解得vB＝0.02m/s，方向為離開空間站方向。 7．課外科技小組制作一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運動。假如噴出的水流流量保持為210－4m3/s，噴出速度保持為對地10m/s。啟動前火箭總質(zhì)量為1.4kg，則啟動2s末火箭的速度可以達到多少？已知火箭沿水平軌道運動阻力不計，水的密度是103kg/m3。 答案：4m/s 解析：“水火箭”噴出水流做反沖運動，設(shè)火箭原來總質(zhì)量為M，噴出水流的流量為Q，水的密度為ρ，水流的噴出速度為v，火箭的反沖速度為v′，由動量守恒定律得 (M－ρQt)v′＝ρQtv 火箭啟動后2s末的速度為 v′＝＝m/s＝4m/s 8.光滑水平面上放著一質(zhì)量為M的槽，槽與水平面相切且光滑，如圖所示，一質(zhì)量為m的小球以速度v0向槽運動，若開始時槽固定不動，求小球上升的高度(槽足夠高)。若槽不固定，則小球又上升多高？ 答案：　 解析：槽固定時，設(shè)球上升的高度為h1，由機械能守恒定律得mgh1＝mv，解得h1＝。槽不固定時，設(shè)球上升的最大高度為h2，此時兩者速度為v，由動量守恒定律得mv0＝(m＋M)v。由機械能守恒定律得mv＝(m＋M)v2＋mgh2，解得槽不固定時小球上升的高度h2＝。 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1.質(zhì)量為m、半徑為R的小球，放在半徑為2R、質(zhì)量為2m的大空心球內(nèi)，大球開始靜止在光滑水平面上。當小球從如圖所示的位置無初速度沿內(nèi)壁滾到最低點時，大球移動的距離是(　　) A.　　 B．　　 C.　　 D． 答案：B 解析：由水平方向平均動量守恒有：mx小球＝2mx大球，又x小球＋x大球＝R，所以x大球＝R。 2．一航天探測器完成對月球的探測后，離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一定傾角的直線飛行，先加速運動后勻速運動。探測器通過噴氣而獲得動力，以下關(guān)于噴氣方向的說法正確的是(　　) A．探測器加速運動時，向后噴射 B．探測器加速運動時，豎直向下噴射 C．探測器勻速運動時，豎直向下噴射 D．探測器勻速運動時，不需要噴射 答案：C 解析：探測器加速運動時，重力與噴氣獲得的反作用力的合力應向前，所以A、B錯，探測器勻速運動時，所受合力應為零，C對D錯。 3.(廣東省實驗中學xx～xx學年高二下學期期中)如圖，小車由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC組成，靜止在光滑水平面上，當小車固定時，從A點由靜止滑下的物體到C點恰好停止。如果小車不固定，物體仍從A點由靜止滑下，則(　　) A．仍滑到小車上的C點停住 B．滑到小車上的BC間某處停住 C．會沖出C點落到車外 D．小車向左運動，其位移與物體在水平方向的位移大小一定相等 答案：A 解析：小車固定時，根據(jù)能量守恒定律可知，小球下滑過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為因摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能。設(shè)小球離BC高度為h，BC部分長度為L，與BC摩擦力為f，此時有： Q1＝mgh＝fL① 當小車不固定時，假設(shè)物塊不會從車上滑下來，根據(jù)系統(tǒng)水平方向動量守恒可知最終小車和物塊均靜止，再根據(jù)能量守恒可知，物塊的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為因克服小車與木塊之間的摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能，此時有： Q2＝mgh＝fL1② 由①②可知：Q1＝Q2，L1＝L，故兩次產(chǎn)生熱量一樣，物塊還是滑到C點停住，故A正確，B、C、D錯誤。 4．A、B兩船的質(zhì)量均為M，它們都靜止在平靜的湖面上，當A船上質(zhì)量為的人以水平速度v從A船跳到B船，再從B船跳回A船。設(shè)水對船的阻力不計，經(jīng)多次跳躍后，人最終跳到B船上，則(　　) A．A、B兩船的速度大小之比為3∶2 B．A、B(包括人)動量大小之比為1∶1 C．A、B(包括人)動量之和為零 D．因跳躍次數(shù)未知，故以上答案均無法確定 答案：ABC 解析：選A船、B船和人這三個物體為一系統(tǒng)，則它們的初始總動量為0。由動量守恒定律可知，系統(tǒng)以后的總動量將一直為0。選最終B船的運動方向為正方向，則由動量守恒定律可得：0＝(M＋)vB＋MvA 解得：vB＝－vA 所以A、B兩船的速度大小之比為3∶2，選項A正確。A和B(包括人)的動量大小相等，方向相反，動量大小之比為1∶1，選項B正確。由于系統(tǒng)的總動量始終守恒為零，故A、B(包括人)動量之和也始終為零，選項C正確。 二、非選擇題 5.如圖所示，質(zhì)量為m的木塊和質(zhì)量為M的金屬塊用細繩系在一起，處于深水中靜止，剪斷細繩，木塊上浮h時(還沒有露出水面)，鐵塊下沉的深度為________。(水的阻力不計) 答案：h 解析：木塊與金屬塊所構(gòu)成的系統(tǒng)的重力與所受浮力平衡，合外力為零，故動量守恒。當剪斷細繩時，個體的動量不守恒，但系統(tǒng)的動量守恒。對系統(tǒng)而言，剪斷前動量為零，當剪斷細繩后，金屬塊下降，動量方向向下，木塊上升，動量方向向上，由于合動量為零，即向上的動量與向下的動量大小相等。 設(shè)金屬塊下降的距離為x，則根據(jù)動量守恒定律有：Mx＝mh，解得x＝h。 6．以初速度v0與水平方向成60角斜向上拋出的手榴彈，到達最高點時炸成質(zhì)量分別為m和2m的兩塊。其中質(zhì)量大的一塊沿著原來的方向以2v0 的速度飛行。 求(1)質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向。 (2)爆炸過程有多少化學能轉(zhuǎn)化為彈片的動能？ 答案：(1)2.5v0，方向與爆炸前速度的方向相反 (2)mv 解析：手榴彈爆炸過程，爆炸力是內(nèi)力，遠大于重力，因此爆炸過程各彈片組成的系統(tǒng)動量守恒，因為爆炸過程火藥的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進而有一部分轉(zhuǎn)化為彈片的動能，所以此過程系統(tǒng)的機械能(動能)增加。 (1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運動，在最高點處爆炸前的速度v1＝v0cos60＝v0。設(shè)v1的方向為正方向，如圖所示，由動量守恒定律得： 3mv1＝2mv′1＋mv2 其中爆炸后大塊彈片速度v′1＝2v0， 解得v2＝－2.5v0，“－”號表示v2的速度與爆炸前速度方向相反。 (2)爆炸過程中轉(zhuǎn)化為動能的化學能等于系統(tǒng)動能的增量，ΔEk＝2mv′＋mv－(3m)v＝mv。 7.平板車停在水平光滑的軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨箱邊緣沿水平方向順著軌道方向跳出，落在平板車地板上的A點，距貨箱水平距離為l＝4m，如圖所示。人的質(zhì)量為m，車連同貨箱的質(zhì)量為M＝4m，貨箱高度為h＝1.25m。求車在人跳出后到落到地板前的反沖速度為多大。 答案：1.6m/s 解析：人從貨箱邊跳離的過程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動量守恒，設(shè)人的水平速度是v1，車的反沖速度是v2，取向右為正方向，則mv1－Mv2＝0，解得v2＝v1， 人跳離貨箱后做平拋運動，車以v2做勻速運動，運動時間為t＝＝s＝0.5s。 在這段時間內(nèi)人的水平位移s1和車的位移s2分別為s1＝v1t，s2＝v2t，由圖可知，s1＋s2＝l 即v1t＋v2t＝l，則v2＝＝m/s＝1.6m/s。