高中物理選修3-5同步練習(xí)試題解析：16.5~

1、高中物理選修3-5同步練習(xí)試題解析反沖運(yùn)動(dòng)火箭1一炮艇總質(zhì)量為M，以速度v0勻速行駛，從艇上以相對(duì)海岸的水平速度v沿前進(jìn)方向射出一質(zhì)量為m的炮彈，發(fā)射炮彈后艇的速度為v，若不計(jì)水的阻力，則下列各關(guān)系式中正確的是()AMv0(Mm)vmvBMv0(Mm)vm(vv0)CMv0(Mm)vm(vv) DMv0Mvmv解析：根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可得Mv0(Mm)vmv。答案：A2運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是()A燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭B火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后排出，氣體的反作用力推動(dòng)火箭C火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D火箭

2、燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動(dòng)火箭解析：火箭工作的原理是利用反沖運(yùn)動(dòng)，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵鰰r(shí)，使火箭獲得的反沖速度，故正確答案為選項(xiàng)B。答案：B3靜止的實(shí)驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為M，當(dāng)它以對(duì)地速度為v0噴出質(zhì)量為m的高溫氣體后，火箭的速度為()A.BC. D解析：取火箭及氣體為系統(tǒng)，則氣流在向外噴氣過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒定律，由動(dòng)量守恒定律得0mv0(Mm)v解得vv0，所以B選項(xiàng)正確。答案：B4一個(gè)運(yùn)動(dòng)員在地面上跳遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可跳l，如果他立在船頭，船頭離河岸距離為l，船面與河岸表面平齊，他若從船頭向岸上跳，下面說(shuō)法正確的是()2 / 9A他不可能跳到岸上B他有可能跳到

3、岸上C他先從船頭跑到船尾，再返身跑回船頭起跳，就可以跳到岸上D采用C中的方法也無(wú)法跳到岸上解析：立定跳遠(yuǎn)相當(dāng)于斜拋運(yùn)動(dòng)，在地面上跳時(shí)，能跳l的距離，水平分速度為vx，在船上跳時(shí)，設(shè)人相對(duì)船的水平速度為vx，船對(duì)地的速度為v2，則人相對(duì)于地的速度為v1vxv2。由于人和船系統(tǒng)動(dòng)量守恒，因此mv1Mv2，所以人在船上跳時(shí)，人相對(duì)于船的水平速度也為vx，但人相對(duì)于地的水平速度為v1vxv2<vx，故人可能跳上岸來(lái)。答案：A、D5一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若其沿運(yùn)動(dòng)方向的相反方向射出一物體P，不計(jì)空氣阻力，則()A火箭一定離開(kāi)原來(lái)軌道運(yùn)動(dòng)BP一定離開(kāi)原來(lái)軌道運(yùn)動(dòng)C火箭運(yùn)動(dòng)半徑可能不變

4、DP運(yùn)動(dòng)半徑一定減小解析：火箭射出物體P后，由反沖原理火箭速度變大，所需向心力變大，從而做離心運(yùn)動(dòng)離開(kāi)原來(lái)軌道，半徑增大A項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)；P的速率可能減小，可能不變，可能增大，運(yùn)動(dòng)也存在多種可能性，所以B、D錯(cuò)。答案：A6一裝有柴油的船靜止于水平面上，船前艙進(jìn)水，堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖51所示。不計(jì)水的阻力，船的運(yùn)動(dòng)情況是()A向前運(yùn)動(dòng)B向后運(yùn)動(dòng)C靜止D無(wú)法判斷解析：雖然抽油的過(guò)程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過(guò)程。故A正確。答案：A7如圖52所示，質(zhì)量為m的小球從光滑的半徑為R的半圓槽頂部A由靜止滑下。設(shè)槽與桌面

5、無(wú)摩擦，則()A小球不可能滑到右邊最高點(diǎn)BB小球到達(dá)槽底的動(dòng)能小于mgRC小球升到最大高度時(shí)，槽速度為零D若球與槽有摩擦，則系統(tǒng)水平動(dòng)量不守恒解析：此系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒，初狀態(tài)總動(dòng)量為零，運(yùn)動(dòng)中水平方向總動(dòng)量也為零。0mvMv，在槽底，小球速度最大，槽的速度也最大，初狀態(tài)的勢(shì)能轉(zhuǎn)變成球和槽的動(dòng)能mgRmv2Mv2，所以小球到達(dá)槽底的動(dòng)能小于mgR，B對(duì)；小球升到最大高度時(shí)，速度為零，槽速度也必定為零，C對(duì)；由機(jī)械能守恒定律，此時(shí)小球一定到右邊最高點(diǎn)B，A錯(cuò)；若小球與槽之間有摩擦力，也是系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)的水平動(dòng)量仍守恒，所以D錯(cuò)。答案：B、C8一個(gè)質(zhì)量為M的平板車靜止在光滑的水平面上

6、，在平板車的車頭與車尾站著甲、乙兩人，質(zhì)量分別為m1和m2，當(dāng)兩人相向而行時(shí)()A當(dāng)m1>m2時(shí)，車子與甲運(yùn)動(dòng)方向一致B當(dāng)v1v2時(shí)，車子與甲運(yùn)動(dòng)方向一致C當(dāng)m1v1m2v2時(shí)，車子靜止不動(dòng)D當(dāng)m1v1>m2v2時(shí)，車子運(yùn)動(dòng)方向與乙運(yùn)動(dòng)方向一致解析：甲、乙兩人與車組成的系統(tǒng)總動(dòng)量為零且守恒，車子的運(yùn)動(dòng)情況取決于甲、乙兩人的總動(dòng)量，而與甲、乙的質(zhì)量或速度無(wú)直接關(guān)系。當(dāng)甲乙的合動(dòng)量為零時(shí)，車子的動(dòng)量也為零，即車不動(dòng)。當(dāng)甲的動(dòng)量大于乙的動(dòng)量時(shí)，甲乙的合動(dòng)量與甲的動(dòng)量方向相同，車子的動(dòng)量應(yīng)與甲相反，即車與乙運(yùn)動(dòng)的方向相同。答案：C、D9氣球質(zhì)量為200 kg，載有質(zhì)量為50 kg的人，靜止

7、在空氣中距地面20 m高的地方，氣球下方懸一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的繩子，此人想從氣球上沿繩慢慢下滑至地面，為了安全到達(dá)地面，則這繩長(zhǎng)至少應(yīng)為多長(zhǎng)？(不計(jì)人的高度)解析：下滑過(guò)程人和氣球組成的系統(tǒng)總動(dòng)量為零且守恒，以向下為正方向，設(shè)m1、m2分別為人和氣球的質(zhì)量，v1、v2分別為人和氣球的平均速度大小，則m1v1m2v20，m1x1m2x20，x120 m，x25 m，繩長(zhǎng)lx1x225 m(豎直方向上的“人船模型”)。答案：25 m10質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊，當(dāng)他向左走到船的左端時(shí)，船左端離岸多遠(yuǎn)？解析：人和船組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒mx人Mx船又因?yàn)閤人

8、x船L由得船左端離岸的距離x船。答案：11如圖53所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平地面上，車上裝有半徑為R的半圓形光滑軌道，現(xiàn)將質(zhì)量為m的小球在軌道的邊緣由靜止釋放，當(dāng)小球滑至半圓軌道的最低位置時(shí)，小車移動(dòng)的距離為多少？小球的速度大小為多少？解析：以車和小球?yàn)橄到y(tǒng)在水平方向總動(dòng)量為零且守恒。當(dāng)小球滑至最低處時(shí)車和小球相對(duì)位移是R，利用“人船模型”可得小車移動(dòng)距離為R。設(shè)此時(shí)小車速度為v1，小球速度為v2，由動(dòng)量守恒有Mv1mv2，由能量守恒有mgRMvmv，解得v2。答案：R12一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m200 g的氣體，噴出的氣體相對(duì)地面的速度v1 000 m/s。設(shè)此火箭初始質(zhì)量M30

9、0 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，在不考慮地球引力及空氣阻力的情況下，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)1 s末的速度是多大？解析：以火箭和它在1 s內(nèi)噴出的氣體為研究對(duì)象，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。設(shè)火箭1 s末的速度為v，1 s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，以火箭前進(jìn)的方向?yàn)檎较?。由?dòng)量守恒定律得(M20m)v20mv0，解得v m/s13.5 m/s。答案：13.5 m/s13一置于桌面上質(zhì)量為M的玩具炮，水平發(fā)射質(zhì)量為m的炮彈。炮可在水平方向自由移動(dòng)。當(dāng)炮身上未放置其它重物時(shí)，炮彈可擊中水平地面上的目標(biāo)A；當(dāng)炮身上固定一質(zhì)量為M的重物時(shí)，在原發(fā)射位置沿同一方向發(fā)射的炮彈可擊中水平地面上的目標(biāo)B。炮口離水平地面的高度為h，如

10、果兩次發(fā)射時(shí)“火藥”提供的機(jī)械能相等，求B、A兩目標(biāo)與炮彈發(fā)射點(diǎn)之間的水平距離之比。解析：炮彈做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直下落時(shí)間t ，水平方向xAvAt，xBvBt又發(fā)射過(guò)程中動(dòng)量守恒，即0mvAMv1,0mvB(MM0)v2解得v1vA，v2vB。因兩次發(fā)射時(shí)“火藥”提供的機(jī)械能相等，即mvMvmv(MM0)v，將v1、v2代入上式，得 ，故B、A兩目標(biāo)與炮彈發(fā)射點(diǎn)之間的水平距離之比 。答案： 14如圖54所示，一對(duì)雜技演員(都視為質(zhì)點(diǎn))蕩秋千(秋千繩處于水平位置)從A點(diǎn)由靜止出發(fā)繞O點(diǎn)下擺，當(dāng)擺到最低點(diǎn)B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己剛好能回到高處A。求男演員落地點(diǎn)C與O點(diǎn)的

11、水平距離x。已知男演員質(zhì)量m1和女演員質(zhì)量m2之比2，秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為R，C點(diǎn)比O點(diǎn)低5R。解析：設(shè)分離前男女演員在秋千最低點(diǎn)處B的速度為v0，由機(jī)械能守恒定律(m1m2)gR(m1m2)v。設(shè)剛分離時(shí)男演員速度的大小為v1，方向與v0相同，女演員速度的大小為v2，方向與v0相反，由動(dòng)量守恒，(m1m2)v0m1v1m2v2，分離后，男演員做平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)男演員從被推出到落在C點(diǎn)所需的時(shí)間為t，根據(jù)題給條件，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，4Rgt2，xv1t根據(jù)題給條件，女演員剛好回到A點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律，m2gRm2v。已知m12m2，由以上各式可得x8R。答案：8R15一個(gè)質(zhì)量為M的雪橇靜止在

12、水平雪地上，一條質(zhì)量為m的因紐特狗站在該雪橇上，狗向雪橇的正后方跳下，隨后又追趕并向前跳上雪橇；其后狗又反復(fù)地跳下、追趕并跳上雪橇。狗與雪橇始終沿一條直線運(yùn)動(dòng)。若狗跳離雪橇?xí)r雪橇的速度為v，則此時(shí)狗相對(duì)于地面的速度為vv(其中v為狗相對(duì)于雪橇的速度，vv為代數(shù)和，若以雪橇運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍瑒tv為正值，v為負(fù)值)。設(shè)狗總以速度vv追趕和跳上雪橇，雪橇與雪地間的摩擦忽略不計(jì)。已知v的大小為5 m/s，v的大小為4 m/s，M30 kg，m10 kg。(1)求狗第一次跳上雪橇后兩者的共同速度的大小。(2)求雪橇最終速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次數(shù)。(供使用但不一定用到的對(duì)數(shù)值：lg20.301，

13、lg30.477)解析：(1)設(shè)雪橇運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，狗第一次跳下雪橇后雪橇的速度為v1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有Mv1m(v1v)0。狗第一次跳上雪橇?xí)r，雪橇與狗的共同速度v1滿足Mv1mv(Mm)v1，可解得v1。將v4 m/s，v5 m/s，M30 kg，m10 kg代入，得v12 m/s。(2)方法一：設(shè)雪橇運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?。狗?n1)次跳下雪橇后雪橇的速度為vn1，則狗第(n1)次跳上雪橇后的速度vn1滿足Mvn1mv(Mm)vn1，這樣，狗n次跳下雪橇后，雪橇的速度為vn滿足Mvnm(vnv)(Mm)vn1，解得vn(vv)n1。狗追不上雪橇的條件是vnv，可化為n1，最后可求得n1。代入數(shù)據(jù)，得n3.41，狗最多能跳上雪橇3次。雪橇最終的速度大小為v45.625 m/s。方法二：第一次跳下：Mv1m(v1v)0，v11 m/s。第一次跳上：Mv1mv(Mm)v1。第二次跳下：(Mm)v1Mv2m(v2v)，v23 m/s。第