2020-2021物理3-5課時分層作業(yè)4 反沖運動火箭

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年人教版物理選修3-5課時分層作業(yè)4反沖運動火箭課時分層作業(yè)（四）（時間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練］一、選擇題（本題共6小題，每小題6分)1．一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，下列關(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[解析］探測器在加速運動時,因為受月球引力的作用，噴氣所產(chǎn)生的推力一方面要平衡月球的引力,另一方面還要提供加速的動力，則沿著后下方某一個方向噴氣，選項AB錯誤；探測器在勻速運動時，因為受月球引力的作用，噴氣產(chǎn)生的推力只需要平衡月球的引力即可（豎直向下噴氣），選項C正確，選項D錯誤．［答案]C2。如圖所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置,由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離．已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化,則分離后衛(wèi)星的速率v1為()A．v0－v2B．v0＋v2C．v0－eq\f(m2,m1）v2D．v0＋eq\f(m2，m1）（v0－v2)［解析]火箭和衛(wèi)星組成的系統(tǒng)在分離時水平方向上動量守恒，規(guī)定初速度的方向為正方向，由動量守恒定律得(m1＋m2)v0＝m2v2＋m1v1，解得v1＝v0＋eq\f（m2，m1)(v0－v2），D正確．［答案］D3．(多選）一氣球由地面勻速上升,當(dāng)氣球下的吊梯上站著的人沿著梯子上爬時，下列說法正確的是(）A．氣球可能勻速上升 B．氣球可能相對地面靜止C．氣球可能下降 D．氣球運動速度不發(fā)生變化［解析］設(shè)氣球質(zhì)量為M，人的質(zhì)量為m，由于氣球勻速上升,系統(tǒng)所受的外力之和為零，當(dāng)人沿吊梯向上爬時，動量守恒，則(M＋m）v0＝mv1＋Mv2，在人向上爬的過程中，氣球的速度為v2＝eq\f(M＋mv0－mv1，M）.當(dāng)v2＞0時，氣球可勻速上升;當(dāng)v2＝0時氣球靜止；當(dāng)v2＜0時氣球下降．所以，選項A、B、C均正確．要使氣球運動速度不變，則人的速度仍為v0，即人不上爬，顯然不對，D選項錯誤．［答案］ABC4．如圖所示，質(zhì)量為M的密閉汽缸置于光滑水平面上,缸內(nèi)有一隔板P，隔板右邊是真空，隔板左邊是質(zhì)量為m的高壓氣體，若將隔板突然抽去，則汽缸的運動情況是(）A．保持靜止不動B．向左移動一定距離后恢復(fù)靜止C．最終向左做勻速直線運動D．先向左移動,后向右移動回到原來位置［解析]突然撤去隔板，氣體向右運動,汽缸做反沖運動，當(dāng)氣體充滿整個汽缸時,它們之間的作用結(jié)束．由動量守恒定律可知，開始時系統(tǒng)的總動量為零,結(jié)束時總動量必為零，汽缸和氣體都將停止運動，故B正確．［答案］B5．向空中發(fā)射一物體，不計空氣阻力．當(dāng)此物體的速度恰好沿水平方向時，物體炸裂成a、b兩塊，若質(zhì)量較大的a塊的速度方向仍沿原來的方向，則()A．b的速度方向一定與初速度方向相反B．從炸裂到落地的這段時間里,a飛行的水平距離一定比b的大C．a(chǎn)、b一定同時到達(dá)水平地面D．在炸裂過程中，a、b受到的爆炸力的沖量大小不一定相等［解析]爆炸后系統(tǒng)的總機(jī)械能增加，但不能確定a、b兩塊的速度大小，所以A、B不能確定；因炸開后兩者都做平拋運動，且高度相同，故下落時間相同,選項C正確；由牛頓第三定律知a、b受到的爆炸力大小相等，作用時間也相同，故a、b受到的爆炸力的沖量大小相等，選項D錯誤．［答案］C6．如圖所示,設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)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［解析］以整個導(dǎo)彈為研究對象,取v0的方向為正方向．根據(jù)爆炸的瞬間系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，有Mv0＝(M－m）v′＋mv，則得另一塊的速度為v′＝eq\f（Mv0－mv，M－m)，若Mv0>mv,則v′>0,說明另一塊沿v0的方向飛去；若Mv0<mv，則v′〈0，說明另一塊沿v0的反方向飛去;若Mv0＝mv,則v′＝0，說明另一塊做自由落體運動,故選C。[答案］C二、非選擇題(14分)7．一個宇航員連同裝備的總質(zhì)量為100kg，在空間跟飛船相距45m處相對飛船處于靜止?fàn)顟B(tài)，他帶有一個裝有0.5kg氧氣的貯氧筒，貯氧筒上有一個可以使氧氣相對飛船以50m/s的速度噴出的噴嘴．宇航員必須向著跟返回飛船方向相反的方向釋放氧氣，才能回到飛船上,同時又必須保留一部分氧氣供他在返回飛船的途中呼吸，已知宇航員呼吸的耗氧率為2.5×10－4kg/s,試問瞬間噴出多少氧氣，宇航員才能安全返回飛船？［解析］設(shè)瞬間噴出氧氣的質(zhì)量為m，宇航員剛好安全返回由動量守恒得mv－Mv1＝0（氣體質(zhì)量的變化對宇航員質(zhì)量變化的影響很小，可以忽略）勻速運動的時間t＝eq\f(s，v1),m0≥Qt＋m聯(lián)立解得0。05kg≤m≤0。45kg［答案］瞬間噴出氧氣的質(zhì)量m滿足0.05kg≤m≤0。45kg[能力提升練]一、選擇題（本題共4小題，每小題6分）1．（多選)平靜的水面上停著一只小船，船頭站立著一個人,船的質(zhì)量是人的質(zhì)量的8倍．從某時刻起,這個人向船尾走去，走到船中部他突然停止走動．水對船的阻力忽略不計．下列說法中正確的是(）A．人走動時，他相對于水面的速度大于小船相對于水面的速度B．他突然停止走動后，船由于慣性還會繼續(xù)走動一小段時間C．人在船上走動過程中,人對水面的位移是船對水面的位移的9倍D．人在船上走動過程中,人的動能是船的動能的8倍［解析]人船系統(tǒng)動量守恒，總動量始終為零，因此人、船動量等大,速度與質(zhì)量成反比，A正確；人“突然停止走動”是指人和船相對靜止，設(shè)這時人、船的速度為v，則(M＋m)v＝0，所以v＝0,說明船的速度立即變?yōu)榱?，B錯誤；人和船系統(tǒng)動量守恒，速度和質(zhì)量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C錯誤；由動能和動量關(guān)系Ek＝eq\f（p2，2m）∝eq\f(1,m)，人在船上走動過程中人的動能是船的動能的8倍,D正確．［答案］AD2．一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運動，若其沿運動方向的相反方向射出一物體P，不計空氣阻力,則（）A．火箭一定離開原來軌道運動B．P一定離開原來軌道運動C．火箭運動半徑可能不變D．P運動半徑一定減小［解析]火箭射出物體P后，由反沖原理知火箭速度變大，所需向心力變大，從而做離心運動離開原來軌道，半徑增大．P的速率可能減小、可能不變、可能增大，運動也存在多種可能性，所以A正確,B、C、D錯誤．［答案］A3．將質(zhì)量為1。00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出．在所有燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動量大小為（噴出過程中重力和空氣阻力可忽略）（)A．30kg·m/s B．5.7×102kg·m/sC．6。0×102kg·m/s D．6.3×102kg·m/s[解析]開始時總動量為零,規(guī)定氣體噴出的方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有0＝m1v1＋p，解得火箭的動量p＝－m1v1＝－0.05×600kg·m/s＝－30kg·m/s，負(fù)號表示方向，故A正確,BCD錯誤．[答案]A4．穿著溜冰鞋的人靜止站在光滑的冰面上，沿水平方向舉槍射擊，每次射擊時子彈對地速度相等，設(shè)第一次射出子彈后，人相對于地后退的速度為v，下列說法正確的是（）A．無論射出多少子彈,人后退的的速度都為vB．射出n顆子彈后，人后退的速度為nvC．射出n顆子彈后,人后退的速度小于nvD．射出n顆子彈后,人后退的速度大于nv［解析]設(shè)人、槍(包括子彈）的總質(zhì)量為M，每顆子彈質(zhì)量為m，子彈射出速度為v0，射出第1顆子彈,有0＝(M－m）v－mv0，設(shè)人射出n顆子彈后的速度為v′，則(M－nm）v′＝nmv0，可得v＝eq\f（mv0,M－m)，v′＝eq\f(nmv0，M－nm），因M－m〉M－nm，所以v′>nv，故選項D正確．[答案］D二、非選擇題(本題共2小題，共26分）5．（12分)某校課外科技小組制作了一只“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2×10－4m3/s,噴出速度保持水平且對地為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(dá)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.[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′＝eq\f（ρQtv,m－ρQt)＝eq\f(103×2×10－4×2×10，1。4－103×2×10－4×2）m/s＝4m/s.[答案]4m/s6．(14分)在光滑的水平面上停放一輛平板車，一小孩站在平板車的最左端，小孩和平板車的總質(zhì)量為M,某時刻小孩將一質(zhì)量為m的物體沿水平向右的方向拋出，經(jīng)過一段時間物體落在平板車上，此時物體和平板車立即相對靜止．已知物體的落地點距離小孩的水平站距為x＝4m,物體的拋出點距離平板車上表面的高度為h＝1。25m、M＝19m，整個過程中小孩與平板車始終保持相對靜止，重力加速度g＝10m/s2.則小孩拋出物體的瞬間平板車的速度應(yīng)為多大？[解析］小孩拋出物體的瞬間,小孩、平板車以及物體組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)拋出的物體的水平速度大小是v1，平板車的反沖速度大小是v2,則由動量守恒定律得mv1－Mv2＝0又M＝19m解得v2＝eq\f(