2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十六章 第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng)　火箭 Word版含解析

1、a組：合格性水平訓(xùn)練1(反沖運(yùn)動(dòng))以下實(shí)例中不屬于反沖現(xiàn)象的是()a當(dāng)槍發(fā)射子彈時(shí)，槍身會(huì)同時(shí)向后運(yùn)動(dòng)b烏賊向前噴水從而使自己向后游動(dòng)c火箭中的火藥燃燒向下噴氣推動(dòng)自身向上運(yùn)動(dòng)d戰(zhàn)斗機(jī)在緊急情況下拋出副油箱以提高機(jī)身的靈活性答案d解析當(dāng)槍發(fā)射子彈時(shí)，槍身同時(shí)受到一個(gè)反作用力向后運(yùn)動(dòng)，a是反沖現(xiàn)象；烏賊向前噴水從而使自己受到一個(gè)向后的力，向后游動(dòng)，b是反沖現(xiàn)象；火箭中的火藥燃燒向下噴氣而火箭自身受到一個(gè)向上的推力，推動(dòng)火箭自身向上運(yùn)動(dòng)，c是反沖現(xiàn)象；戰(zhàn)斗機(jī)拋出副油箱，質(zhì)量減小，慣性減小，機(jī)身的靈活性提高，d不是反沖現(xiàn)象。故選d。2(人船模型)停在靜水中的船的質(zhì)量為180 kg，長12 m，不計(jì)水

2、的阻力，當(dāng)質(zhì)量為60 kg的人從船尾走到船頭的過程中，船后退的距離是()a3 m b4 m c5 m d6 m答案a解析船和人組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，人在船上行進(jìn)，船向后退，人從船頭走到船尾，設(shè)船后退的位移大小為x，則人相對于岸的位移大小為lx。以人的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得m人m船0，代入數(shù)據(jù)解得x3 m，故選a。3(火箭問題)靜止的實(shí)驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為m，當(dāng)它以對地速度為v0噴出質(zhì)量為m的高溫氣體后，火箭的速度為()a bc d答案d解析以火箭和氣體組成的系統(tǒng)為研究對象，選高溫氣體的速度方向?yàn)檎较?，設(shè)火箭速度為v，由動(dòng)量守恒定律得0(mm)vmv0，得v，故選d。4(火箭

3、問題)一質(zhì)量為m的航天器，正以大小為v0的速度在太空中飛行，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為v2，則噴出氣體的質(zhì)量m為()a.m b.mc.m d.m答案c解析規(guī)定航天器的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得，mv0(mm)v2mv1，解得mm，故c正確。5(火箭問題)一支實(shí)驗(yàn)用的小火箭，所帶燃燒物質(zhì)的質(zhì)量是50 g，這些物質(zhì)燃燒后所產(chǎn)生的氣體從火箭的噴嘴向下噴出的速度(以地面為參考系)是600 m/s，已知火箭除去燃料后的質(zhì)量是1 kg，求燃料燃燒產(chǎn)生的氣體噴完后火箭的速度大小。答案30 m/s解析以火箭和燃料

4、組成的系統(tǒng)為研究對象，設(shè)燃料的質(zhì)量為m，燃料燃燒后產(chǎn)生的氣體向下噴出的速度為v，除去燃料后的火箭質(zhì)量為m，燃料燃燒產(chǎn)生的氣體噴完后火箭的速度為v，取向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律得mvmv0，代入數(shù)據(jù)解得燃料燃燒產(chǎn)生的氣體噴完后火箭的速度v30 m/s，負(fù)號(hào)表示方向向上。6. (人船模型)一個(gè)質(zhì)量為m、底邊邊長為b的三角形斜劈靜止于光滑的水平桌面上，如圖所示。有一質(zhì)量為m的小球由斜面頂部無初速度地滑到底部時(shí)，斜劈移動(dòng)的距離為多少？答案解析斜劈和小球組成的系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中都不受水平方向的外力，所以系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒。斜劈和小球在整個(gè)過程中發(fā)生的水平位移如圖所示。由圖知斜劈的水平位移大小為

5、x，小球的水平位移大小為bx，得mm解得x。7(爆炸問題)(2019江蘇省蘇北三市檢測)一枚在空中飛行的炮彈，質(zhì)量m6 kg，在最高點(diǎn)時(shí)的速度v0900 m/s，炮彈在該點(diǎn)突然炸裂成a、b兩塊，其中質(zhì)量m2 kg的b做自由落體運(yùn)動(dòng)。求：(1)爆炸后a的速度va；(2)爆炸過程中a受到的沖量。答案(1)1350 m/s，方向與初速度方向相同(2)1800 ns，方向與初速度方向相同解析(1)炮彈爆炸過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以炮彈的初速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有mv0(mm)va解得va1350 m/s，方向與初速度方向相同。(2)根據(jù)動(dòng)量定理可知a受到的沖量為ip(mm)(vav0)1800

6、ns方向與初速度方向相同。8. (爆炸問題)如圖所示，1兩質(zhì)量均為m的物塊a、b緊捆在一起，中間夾有火藥，它們沿光滑水平面以速度v0向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻火藥爆炸，爆炸完成后，b與前方質(zhì)量為2m的物體c發(fā)生完全非彈性碰撞，之后a、b、c三物塊速度相等，不計(jì)火藥質(zhì)量和爆炸產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，求爆炸使系統(tǒng)增加的機(jī)械能。答案mv解析對a、b組成的系統(tǒng)，火藥爆炸前后動(dòng)量守恒，有2mv0mv1mv2對b、c組成的系統(tǒng)，碰撞前后動(dòng)量守恒，有mv2(m2m)v1爆炸增加的機(jī)械能為emvmv2mv聯(lián)立解得emv。b組：等級性水平訓(xùn)練9(反沖運(yùn)動(dòng))(多選)小車靜止放在光滑的水平面上，車上左、右兩端分別站有a、b兩人，當(dāng)這

7、兩人同時(shí)開始相向而行時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車向左運(yùn)動(dòng)，分析小車運(yùn)動(dòng)的原因，可能是()a若a、b質(zhì)量相等，a比b速率大b若a、b質(zhì)量相等，a比b速率小c若a、b速率相等，a比b質(zhì)量大d若a、b速率相等，a比b質(zhì)量小答案ac解析a、b兩人與車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，開始時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量為零；兩人相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，車向左運(yùn)動(dòng)，車的動(dòng)量向左，因?yàn)橄到y(tǒng)總動(dòng)量為零，由動(dòng)量守恒定律可以知道，a、b兩人的動(dòng)量之和向右，a的動(dòng)量大于b的動(dòng)量。由動(dòng)量公式pmv可知，如果a、b的質(zhì)量相等，則a的速度大于b的速度，所以a正確，b錯(cuò)誤；如果a、b速率相等，則a的質(zhì)量大于b的質(zhì)量，所以c正確，d錯(cuò)誤。故選a、c。10(火箭問題)一小型火箭在高空繞地

8、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火箭一定離開原來軌道運(yùn)動(dòng)bp一定離開原來軌道運(yùn)動(dòng)c火箭運(yùn)動(dòng)半徑可能不變dp運(yùn)動(dòng)半徑一定減小答案a解析火箭射出物體p后，由反沖原理可知火箭速度變大，所需向心力變大，從而做離心運(yùn)動(dòng)離開原來軌道，運(yùn)動(dòng)半徑變大，a正確，c錯(cuò)誤；p的速率相對于離開火箭前的速率可能減小、可能不變、也可能增大，運(yùn)動(dòng)存在多種可能性，故b、d錯(cuò)誤。11(反沖運(yùn)動(dòng))一名連同裝備總質(zhì)量為100 kg的宇航員，在離飛船45 m的位置與飛船處于相對靜止的狀態(tài)。裝備中有一個(gè)高壓氣源，能以50 m/s的速度噴出氣體。宇航員為了能在10 min內(nèi)返回飛船，則他需要

9、在開始返回的瞬間一次性向后噴出氣體的質(zhì)量至少是多少？答案0.15 kg解析設(shè)宇航員的速度大小為u，則u m/s0.075 m/s設(shè)噴出氣體的質(zhì)量為m1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有0m1v(mm1)u代入數(shù)據(jù)得m10.15 kg。12. (人船模型)質(zhì)量為m、半徑為r的小球，放在半徑為2r、質(zhì)量為m的大空心球內(nèi)，大球開始靜止在光滑水平面上，如圖所示，當(dāng)小球從圖中所示位置無初速度地沿內(nèi)壁滾到最低點(diǎn)時(shí)，大球移動(dòng)的距離為多大？答案r解析小球與大球組成的系統(tǒng)水平方向不受外力的作用，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒。因此小球向右滾動(dòng)，大球向左滾動(dòng)。在滾動(dòng)過程中，設(shè)小球向右移動(dòng)的水平距離為x1，大球向左移動(dòng)的水平距離為x2，兩

10、者移動(dòng)的距離之和為r，因此有mm0，x1x2r，聯(lián)立兩式解得大球移動(dòng)的距離為x2r。13. (爆炸問題)如圖所示，水平軌道o點(diǎn)左側(cè)粗糙，右側(cè)光滑，在a、b兩物塊中間安放一顆微型炸藥，并緊挨著放置于o點(diǎn)保持靜止，物塊c靜置在o點(diǎn)右側(cè)的p點(diǎn)上。某時(shí)刻引爆炸藥，使a、b兩物塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，a滑行到q點(diǎn)后停止，b與c相碰后粘在一起向右運(yùn)動(dòng)。已知物塊a與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.10，o、q間的距離l2.0 m，物塊的質(zhì)量分別為ma2.0 kg，mb1.0 kg，mc3.0 kg，重力加速度g10 m/s2，a、b、c均可視為質(zhì)點(diǎn)，爆炸時(shí)間極短。求：(1)爆炸瞬間，物塊a獲得的速率va；(2)爆炸瞬間

11、，物塊b獲得的速率vb；(3)物塊b與物塊c相碰時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能e。答案(1)2 m/s(2)4 m/s(3)6 j解析(1)a物塊從o到q過程，由動(dòng)能定理magl0mav解得：va2 m/s。(2)取向右為正方向，爆炸瞬間，a與b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒0mavambvb解得vb4 m/s。(3)取向右為正方向，b與c組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒、能量守恒，則mbvb(mbmc)v，emv(mbmc)v2聯(lián)立解得e6 j。14(爆炸問題)有一大炮豎直向上發(fā)射炮彈，炮彈的質(zhì)量為m6 kg(內(nèi)含炸藥的質(zhì)量可以忽略不計(jì))，射出時(shí)的速度v060 m/s。當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸分為沿水平方向運(yùn)動(dòng)的兩片，其中一片質(zhì)量為4 kg?，F(xiàn)要求這一片不能落到以發(fā)射點(diǎn)為圓心，半徑r600 m的圓周范圍內(nèi)，則剛爆炸完時(shí)兩彈片的總動(dòng)能至少多大？(忽略