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2019-2020年高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(單選題) 1．下列不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是(　　) A．噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)　 B．直升機(jī)的運(yùn)動(dòng) C．火箭的運(yùn)動(dòng) D．反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng) 答案：B 解析：直升機(jī)運(yùn)動(dòng)是飛機(jī)螺旋槳與外部空氣作用的結(jié)果，不屬于反沖運(yùn)動(dòng)。 2．假定冰面是光滑的，某人站在冰凍河面的中央，他想到達(dá)岸邊，則可行的辦法是(　　) A．步行 B．揮動(dòng)雙臂 C．在冰面上滾動(dòng) D．脫去外衣拋向岸的反方向 答案：D 解析：由于冰面光滑，無(wú)法行走或滾動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律可知，只有拋出物體獲得反沖速度才能到達(dá)岸邊。 3．如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)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(yùn)動(dòng)(　　) 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(yùn)動(dòng) D．以上說(shuō)法都不對(duì) 答案：C 解析：根據(jù)動(dòng)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(tái)一中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))一質(zhì)量為M的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體，氣體噴出時(shí)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?yàn)檎较颍蓜?dòng)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(xué)年高二下學(xué)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(duì)小船靜止。若救生員以相對(duì)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(dòng)量守恒定律，選向右方向?yàn)檎较?，則有(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋(v0＋v)，故選項(xiàng)C正確。 二、非選擇題 6．(青州一中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示，進(jìn)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(yuǎn)離空間站，相對(duì)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(shí)B的速度大小和方向。 答案：0.02m/s　遠(yuǎn)離空間站方向 解析：根據(jù)動(dòng)量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入數(shù) 據(jù)可解得vB＝0.02m/s，方向?yàn)殡x開(kāi)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(yùn)動(dòng)。假如噴出的水流流量保持為210－4m3/s，噴出速度保持為對(duì)地10m/s。啟動(dòng)前火箭總質(zhì)量為1.4kg，則啟動(dòng)2s末火箭的速度可以達(dá)到多少？已知火箭沿水平軌道運(yùn)動(dòng)阻力不計(jì)，水的密度是103kg/m3。 答案：4m/s 解析：“水火箭”噴出水流做反沖運(yùn)動(dòng)，設(shè)火箭原來(lái)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(dòng)量守恒定律得 (M－ρQt)v′＝ρQtv 火箭啟動(dòng)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(yùn)動(dòng)，若開(kāi)始時(shí)槽固定不動(dòng)，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(shí)，設(shè)球上升的高度為h1，由機(jī)械能守恒定律得mgh1＝mv，解得h1＝。槽不固定時(shí)，設(shè)球上升的最大高度為h2，此時(shí)兩者速度為v，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝(m＋M)v。由機(jī)械能守恒定律得mv＝(m＋M)v2＋mgh2，解得槽不固定時(shí)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(kāi)始靜止在光滑水平面上。當(dāng)小球從如圖所示的位置無(wú)初速度沿內(nèi)壁滾到最低點(diǎn)時(shí)，大球移動(dòng)的距離是(　　) A.　　 B．　　 C.　　 D． 答案：B 解析：由水平方向平均動(dòng)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(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)后，離開(kāi)月球的過(guò)程中，由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一定傾角的直線飛行，先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得動(dòng)力，以下關(guān)于噴氣方向的說(shuō)法正確的是(　　) A．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，向后噴射 B．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴射 C．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴射 D．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴射 答案：C 解析：探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力與噴氣獲得的反作用力的合力應(yīng)向前，所以A、B錯(cuò)，探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力應(yīng)為零，C對(duì)D錯(cuò)。 3.(廣東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)xx～xx學(xué)年高二下學(xué)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(dāng)小車固定時(shí)，從A點(diǎn)由靜止滑下的物體到C點(diǎn)恰好停止。如果小車不固定，物體仍從A點(diǎn)由靜止滑下，則(　　) A．仍滑到小車上的C點(diǎn)停住 B．滑到小車上的BC間某處停住 C．會(huì)沖出C點(diǎn)落到車外 D．小車向左運(yùn)動(dòng)，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(shí)，根據(jù)能量守恒定律可知，小球下滑過(guò)程中重力勢(shì)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(zhǎng)度為L(zhǎng)，與BC摩擦力為f，此時(shí)有： Q1＝mgh＝fL① 當(dāng)小車不固定時(shí)，假設(shè)物塊不會(huì)從車上滑下來(lái)，根據(jù)系統(tǒng)水平方向動(dòng)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(shì)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(shí)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(diǎn)停住，故A正確，B、C、D錯(cuò)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(dāng)A船上質(zhì)量為的人以水平速度v從A船跳到B船，再?gòu)腂船跳回A船。設(shè)水對(duì)船的阻力不計(jì)，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(dòng)量大小之比為1∶1 C．A、B(包括人)動(dòng)量之和為零 D．因跳躍次數(shù)未知，故以上答案均無(wú)法確定 答案：ABC 解析：選A船、B船和人這三個(gè)物體為一系統(tǒng)，則它們的初始總動(dòng)量為0。由動(dòng)量守恒定律可知，系統(tǒng)以后的總動(dòng)量將一直為0。選最終B船的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t由動(dòng)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(xiàng)A正確。A和B(包括人)的動(dòng)量大小相等，方向相反，動(dòng)量大小之比為1∶1，選項(xiàng)B正確。由于系統(tǒng)的總動(dòng)量始終守恒為零，故A、B(包括人)動(dòng)量之和也始終為零，選項(xiàng)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(xì)繩系在一起，處于深水中靜止，剪斷細(xì)繩，木塊上浮h時(shí)(還沒(méi)有露出水面)，鐵塊下沉的深度為_(kāi)_______。(水的阻力不計(jì)) 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(dòng)量守恒。當(dāng)剪斷細(xì)繩時(shí)，個(gè)體的動(dòng)量不守恒，但系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。對(duì)系統(tǒng)而言，剪斷前動(dòng)量為零，當(dāng)剪斷細(xì)繩后，金屬塊下降，動(dòng)量方向向下，木塊上升，動(dòng)量方向向上，由于合動(dòng)量為零，即向上的動(dòng)量與向下的動(dòng)量大小相等。 設(shè)金屬塊下降的距離為x，則根據(jù)動(dòng)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(dá)最高點(diǎn)時(shí)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(lái)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(guò)程有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)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(guò)程，爆炸力是內(nèi)力，遠(yuǎn)大于重力，因此爆炸過(guò)程各彈片組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，因?yàn)楸ㄟ^(guò)程火藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進(jìn)而有一部分轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)能，所以此過(guò)程系統(tǒng)的機(jī)械能(動(dòng)能)增加。 (1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)處爆炸前的速度v1＝v0cos60＝v0。設(shè)v1的方向?yàn)檎较颍鐖D所示，由動(dòng)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(hào)表示v2的速度與爆炸前速度方向相反。 (2)爆炸過(guò)程中轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的化學(xué)能等于系統(tǒng)動(dòng)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(diǎn)，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(guò)程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動(dòng)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(yùn)動(dòng)，車以v2做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝＝s＝0.5s。 在這段時(shí)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。