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2019-2020年高中物理 16.5反沖運動 火箭課時提升訓練（含解析）新人教版選修3-5 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 【解析】選B。噴氣式飛機和火箭都是靠噴出氣體,通過反沖獲得前進的動力;直升機運動是飛機螺旋槳與外部空氣作用的結果,不屬于反沖運動;反擊式水輪機的轉輪在水中受到水流的反作用力而旋轉,水輪機通過反沖獲得動力,噴氣式飛機和火箭都是靠反沖運動獲得動力,故只有B不屬于反沖運動。 2.運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后,火箭做加速運動的原因是　(　　) A.燃料燃燒推動空氣,空氣反作用力推動火箭 B.火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出,氣體的反作用力推動火箭 C.火箭吸入空氣,然后向后推出,空氣對火箭的反作用力推動火箭 D.火箭燃料燃燒發(fā)熱,加熱周圍空氣,空氣膨脹推動火箭 【解析】選B。火箭工作的原理是反沖運動?；鸺剂先紵a(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾部噴管迅速噴出時,使火箭獲得反沖速度,故正確答案為選項B。 3.步槍的質量為4.1 kg,子彈的質量為9.6 g,子彈從槍口飛出時的速度為 865 m/s,步槍的反沖速度為　(　　) A.2 m/s　　　B.1 m/s　　　C.3 m/s　　　D.4 m/s 【解析】選A。由動量守恒定律:Mv1-mv2=0,得v1=m/s=2 m/s。 4.(xx福建高考)將靜置在地面上,質量為M(含燃料)的火箭模型點火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結束時火箭模型獲得的速度大小是　 (　　) A.v0　　　 B.v0　　　 C.v0　 　　D.v0 【解題指南】解答本題時應明確以下兩點: (1)火箭模型在極短時間點火升空,遵循動量守恒定律。 (2)明確點火前后兩個狀態(tài)下研究對象的動量。 【解析】選D?；鸺Ｐ驮跇O短時間點火,設火箭模型獲得速度為v,據(jù)動量守恒定律有0=(M-m)v-mv0,得v=v0,故選D。 5.(xx汕尾高二檢測)一輛平板車停止在光滑水平面上,車上一人(原來也靜止)用大錘敲打車的左端,如圖所示,在錘的連續(xù)敲打下,這輛平板車將　(　　) A.左右來回運動 B.向左運動 C.向右運動 D.靜止不動 【解析】選A。系統(tǒng)水平方向總動量為零,車左右運動方向與錘頭左右運動方向相反,錘頭運動,車就運動,錘頭不動,車就停下。 6.(多選)假設一個小型宇宙飛船沿人造地球衛(wèi)星的軌道在高空中繞地球做勻速圓周運動,如果飛船沿其速度相反的方向發(fā)射一個質量不可忽略的物體Q,則下列說法正確的是　(　　) A.Q與飛船都可能沿原軌道運動 B.Q與飛船都不可能沿原軌道運動 C.Q運動的軌道半徑可能減小,而飛船的運行半徑一定增加 D.Q可能沿地球半徑方向豎直下落,而飛船運行的軌道半徑將增大 【解析】選C、D。根據(jù)反沖,飛船的速度一定增大,做離心運動,軌道半徑變大;而Q的速率有三種可能,比原來的大、比原來的小、與原來的相等,由此Q的軌道半徑比原來的大、比原來的小、與原來的相同,都有可能;另外,若對地速度為零,則會豎直下落,選項C、D正確。 7.(多選)某人站在靜浮于水面的船上,從某時刻開始人從船頭走向船尾,設水的阻力不計,那么在這段時間內(nèi)人和船的運動情況是　(　　) A.人勻速走動,船則勻速后退,且兩者的速度大小與他們的質量成反比 B.人勻加速走動,船則勻加速后退,且兩者的速度大小一定相等 C.不管人如何走動,在任意時刻兩者的速度總是方向相反,大小與他們的質量成正比 D.人走到船尾不再走動,船則停下 【解析】選A、D。人和船組成的系統(tǒng)動量守恒,總動量為0;不管人如何走動,在任意時刻兩者的動量大小相等,方向相反,且兩者的速度大小與他們的質量成反比,A對,B、C錯;由動量守恒知,若人停止運動則船也停止運動,D對。 8.總質量為M的火箭以速度v0飛行,質量為m的燃料相對于火箭以速度v′向后噴出,求火箭的速度大小。 【解析】由動量守恒定律 Mv0=(M-m)v+m(v-v′), 所以v=v0+v′。 答案:v0+v′ 9.一個不穩(wěn)定的原子核質量為M,處于靜止狀態(tài)。放出一個質量為m的粒子后反沖,已知放出的粒子的動能為E0,求原子核反沖的動能。 【解析】由動量守恒定律 (M-m)v=mv0=p, 又Ek=,E0= 由以上各式可得Ek=E0 答案:E0 1.載人氣球原靜止于高度為h的空中,氣球質量為M,人的質量為m。若人要沿繩梯著地,則繩梯長至少是　(　　) A.　　　　　　　　　　 B. C. D.h 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)人和氣球組成的系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)的動量守恒。 (2)人下降時氣球向上升起,繩長要大于開始時氣球的高度。 【解析】選A。設人相對地的速度是v,氣球相對地的速度是v′,氣球和人組成的系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,有mv-Mv′=0。人相對地的位移是h,設氣球相對地的位移是x,則 m=M,得x=。故繩梯總長度l =h+x=h+=h。 2.在平靜的水面上,有一條載人的小船,船的質量為M,人的質量為m,人相對船靜止,若船長為L,且開始時系統(tǒng)靜止,當人從船的一頭走到另一頭停止時,船后退的距離是多少?(水的阻力不計) 【解析】開始時人和船都靜止,總動量為零,設人在船上走一段較短時間Δt時,人和船都看作是勻速運動,推廣到整個過程時,人的平均速度為,船的平均速度為,如圖。設船后退s,則人的位移為L-s, 由動量守恒定律m-M=0 m=M,=,所以s=。 答案: 【總結提升】求解人船模型問題的方法 (1)人船模型問題中,兩物體的運動特點是人走船行,人停船停。 (2)船長通常理解為人相對船的位移。在求解過程中應討論的是人及船相對地的位移,即相對于同一參照物的位移。 (3)要畫好人船移動示意圖,還要特別注意兩個物體相對于地面的移動方向。 3.連同炮彈在內(nèi)的炮車停放在水平地面上。炮車和炮彈的總質量為M,炮膛中炮彈質量為m,炮車與地面的動摩擦因數(shù)為μ,炮筒的仰角為α。設炮彈以速度v0射出,那么炮車在地面上后退的距離為多少? 【解析】在發(fā)炮瞬間,炮車與炮彈組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒0=mv0cosα-(M-m)v, 所以v=。 發(fā)炮后,炮車受地面阻力作用而做勻減速運動,利用運動學公式-v2=2as,其中vt=0, a=-=-μg, 所以s=。 答案: 4.火箭噴氣發(fā)動機每次噴出質量m=0.2kg的氣體,噴出的氣體相對地面的速度為v=1000m/s,設火箭的初始質量M=300kg,發(fā)動機每秒噴氣20次,若不計地球對它的引力作用和空氣阻力作用,求火箭發(fā)動機工作5s后火箭的速度達多大? 【解析】以火箭(包括在5s內(nèi)要噴出的氣體)為系統(tǒng),系統(tǒng)的總動量守恒,以火箭的運動方向為正,則 0=m1v′-m2v 所噴出的氣體質量m2=(m205),5s后火箭的質量m1=(M-m2),代入數(shù)據(jù)解得 v′=71.4m/s 答案:71.4m/s 5.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10 m/s。啟動前火箭總質量為1.4 kg,則啟動2 s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1.0103kg/m3。 【解析】“水火箭”噴出水流做反沖運動。設火箭原來總質量為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 代入數(shù)據(jù)解得火箭啟動后2s末的速度為 v′==1.0m/s=4 m/s。 答案:4m/s