2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律5反沖運(yùn)動(dòng)火箭課堂演練含解析新人教版選修3-5

PAGE6-反沖運(yùn)動(dòng)火箭1．(多選)有關(guān)實(shí)際中的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B．體操運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)屈腿是為了減小地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力C．用槍射擊時(shí)要用肩部抵住槍身是為了削減反沖的影響D．為了減輕撞車時(shí)對(duì)司乘人員的損害程度，發(fā)動(dòng)機(jī)艙越堅(jiān)實(shí)越好解析：火箭靠噴出氣體，通過(guò)反沖獲得前進(jìn)的動(dòng)力，從而獲得巨大速度，A正確；體操運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)屈腿是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間來(lái)減小地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力，B正確；用槍射擊時(shí)要用肩部抵住槍身是為了削減反沖的影響，C正確；為了減輕撞車時(shí)對(duì)司乘人員的損害程度，須要兼顧延長(zhǎng)作用時(shí)間，減小作用力，D錯(cuò)誤．答案：ABC2．(多選)下列哪些措施有利于增加噴氣式飛機(jī)的飛行速度()A．使噴出的氣體速度增大B．使噴出的氣體溫度更高C．使噴出的氣體質(zhì)量更大D．使噴出的氣體密度更小答案：AC3.以速度20m/s沿水平方向飛行的手榴彈在空中爆炸，炸裂成1kg和0.5kg的兩塊，其中0.5kg的那塊以40m/s的速率沿原來(lái)速度相反的方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)另一塊的速率為（）A.10m/sB.30m/sC.50m/sD.70m/s解析：手榴彈在空中爆炸過(guò)程，爆炸力遠(yuǎn)大于重力，在水平方向上動(dòng)量守恒，以手榴彈原來(lái)速度為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：Mv0＝m1v1＋m2v2，即1.5×20＝0.5×（－40）＋1×v2，解得v2＝50m/s.答案：C4.某人在一只靜止的小船上練習(xí)射擊，船、人連同槍（不包括子彈）及靶的總質(zhì)量為M，槍內(nèi)有n顆子彈，每顆子彈的質(zhì)量為m，槍口到靶的距離為L(zhǎng)，子彈水平射出槍口相對(duì)于地的速度為v0，在放射后一發(fā)子彈時(shí)，前一發(fā)子彈已射入靶中，在射完n顆子彈時(shí)，小船后退的距離為（）A.0 B.eq\f(nmL,M＋（n－1）m)C.eq\f(nmL,M＋nm) D.eq\f(nmL,M＋（n＋1）m)解析：由系統(tǒng)的動(dòng)量守恒得：mv＝[M＋（n－1）m]v′；設(shè)子彈經(jīng)過(guò)時(shí)間t打到靶上，則：vt＋v′t＝L；聯(lián)立以上兩式得：v′t＝eq\f(m,M＋nm)·L；射完n顆子彈的過(guò)程中，每一次放射子彈船后退的距離都相同，所以船后退的總距離：x＝nv′t＝eq\f(nmL,M＋nm)，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.答案：C5．“神舟六號(hào)”宇宙飛船是由火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣而加速的．假設(shè)火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出氣體質(zhì)量為m，噴出的氣體相對(duì)地面的速度為v，設(shè)“神舟”六號(hào)載人飛船及火箭的總質(zhì)量為M(m?M)，噴氣前飛船的速度為v0，火箭發(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狀況下，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后1s末，飛船的速度是多大？解析：選火箭和1s內(nèi)噴出的氣體為探討對(duì)象，設(shè)火箭1s末的速度為v′，1s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，取火箭運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得(M－20m)v′－20mv＝0所以1s末火箭的速度v′＝eq\f(20mv,M－20m).答案：eq\f(20mv,M－20m)A級(jí)抓基礎(chǔ)1．(多選)假設(shè)一小型火箭沿人造地球衛(wèi)星的軌道在高空中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．假如火箭向跟其速度相反的方向射出一個(gè)質(zhì)量不行忽視的物體A，則下列狀況哪些是能夠成立的()A．物體A可能豎直落下地球，火箭可能沿原軌道運(yùn)動(dòng)B．A跟火箭都不行能沿原軌道運(yùn)動(dòng)C．A運(yùn)行軌道半徑將減小，火箭運(yùn)動(dòng)軌道半徑將增大D．A可能沿地球半徑方向豎直下落，火箭運(yùn)行的軌道半徑增大解析：火箭繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬(wàn)有引力剛好充當(dāng)向心力，在軌跡切線方向無(wú)外力作用，故火箭沿切線向后放射物體過(guò)程中，系統(tǒng)沿軌道切線方向動(dòng)量守恒，所以v′>v0.所以火箭要做離心運(yùn)動(dòng)，即火箭不行能在原軌道上運(yùn)行．至于被放射的物體A，由于放射時(shí)做功狀況的不同，放射后的A，速度可沿原運(yùn)動(dòng)方向，但速度變小，要做向心運(yùn)動(dòng)，即軌道半徑變??；速度也可能剛好為零(對(duì)地)，以后則豎直下落；速度也可能大小剛好等于火箭原飛行速度，所以A也可能在原軌道上運(yùn)行，只是繞行方向與火箭繞行方向相反．綜上探討可知，正確選項(xiàng)為C、D.答案：CD2．有一條捕魚(yú)小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(zhǎng)(估計(jì)一噸左右)．一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)定它的質(zhì)量．他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停岸，輕輕從船尾上船，走到船頭后停下來(lái)，而后輕輕下船，用卷尺測(cè)出船后退的距離為d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L，已知他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量M為()A.eq\f(mL,d) B.eq\f(m（L－d）,d)C.eq\f(m（L＋d）,d) D.eq\f(md,L－d)解析：據(jù)題意，人從船尾走到船頭過(guò)程中，動(dòng)量守恒，則有：Mv′＝mv，即Meq\f(d,t)＝meq\f(L－d,t)，則船的質(zhì)量為：M＝eq\f(m（L－d）,d)，B正確；ACD錯(cuò)誤；故選B.答案：B3.假設(shè)進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為mA和mB，他們攜手勻速遠(yuǎn)離空間站，相對(duì)空間站的速度為v0.某時(shí)間A將B向空間站方向輕推，A的速度變?yōu)関A，B的速度變?yōu)関B，則下列各關(guān)系式中正確的是（）A.（mA＋mB）v0＝mAvA－mBvBB.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mB（vA＋v0）C.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mB（vA＋vB）D.（mA＋mB）v0＝mAvA＋mBvB解析：本題中的各個(gè)速度都是相對(duì)于空間站的，不須要轉(zhuǎn)換，相互作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為（mA＋mB）v0，A、B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)関A，B的速度變?yōu)関B，動(dòng)量分別為mAvA、mBvB，依據(jù)動(dòng)量守恒得：（mA＋mB）v0＝mAvA＋mBvB，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.答案：D4．(多選)一平板小車靜止在光滑的水平地面上，甲、乙兩人分別站在車的左、右端，當(dāng)兩人同時(shí)相向而行時(shí)，發(fā)覺(jué)小車向左移，則()A．若兩人質(zhì)量相等，必有v甲>v乙B．若兩人質(zhì)量相等，必有v甲<v乙C．若兩人速率相等，必有m甲>m乙D．若兩人速率相等，必有m甲<m乙解析：甲、乙兩人和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，且總動(dòng)量為零，甲動(dòng)量方向向右，小車動(dòng)量方向向左，說(shuō)明|p甲|＝|p乙|＋|p車|，即m甲v甲>m乙v乙，若m甲＝m乙，則v甲>v乙，A對(duì)，B錯(cuò)；若v甲＝v乙，則m甲>m乙，C對(duì)，D錯(cuò)．答案：AC5.如圖所示，光滑水平面上停著一輛小車，小車的固定支架左端用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)線系一個(gè)小鐵球.起先將小鐵球提起到圖示位置，然后無(wú)初速釋放，之后不會(huì)與車上的支架碰撞.在小鐵球來(lái)回?fù)u擺的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.小球擺到最低點(diǎn)時(shí)，小車的速度最大B.小車和小球系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.小球擺到右方最高點(diǎn)時(shí)刻，小車有向右的速度D.小球向右搖擺過(guò)程，小車始終向左加速運(yùn)動(dòng)解析：小車與小球組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，小球在最低點(diǎn)，小球的水平速度最大，小車速度最大，小球從圖示位置下擺到最低點(diǎn)，小車受力向左加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球到最低點(diǎn)時(shí)，小車速度最大.當(dāng)小球從最低點(diǎn)向右邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車向左減速，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到與左邊圖示位置相對(duì)稱的位置時(shí)，小車靜止.故小球向右搖擺過(guò)程小車先向左加速運(yùn)動(dòng)，后向左減速運(yùn)動(dòng)，故A正確，C、D錯(cuò)誤；小車與小球組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，在豎直方向動(dòng)量不守恒，系統(tǒng)整體動(dòng)量不守恒，故B錯(cuò)誤，所以A正確，B、C、D錯(cuò)誤.答案：A[B級(jí)提實(shí)力]6．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m1＝50kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長(zhǎng)繩．氣球和長(zhǎng)繩的總質(zhì)量為m2＝20kg，長(zhǎng)繩的下端剛好和水平面接觸．當(dāng)靜止時(shí)人離地面的高度為h＝5m．假如這個(gè)人起先沿繩向下滑，當(dāng)他滑到繩下端時(shí)，他離地高度是(可以把人看作質(zhì)點(diǎn))()A．5m B．3.6mC．2.6m D．8m解析：當(dāng)人滑到繩下端時(shí)，由平均動(dòng)量守恒，得：m1eq\f(h1,t)＝m2eq\f(h2,t)，且h1＋h2＝h.解得h1＝1.4m.所以他離地高度H＝h－h(huán)1＝3.6m，故選項(xiàng)B正確．答案：B7．質(zhì)量為m的炮彈沿水平方向飛行，其動(dòng)能為Ek，突然在空中爆炸成質(zhì)量相同的兩塊，其中一塊向后飛去，動(dòng)能為eq\f(Ek,2)，另一塊向前飛去，則向前的這塊的動(dòng)能為()A.eq\f(Ek,2)B.eq\f(9Ek,2)C.eq\f(9Ek,4)D.eq\f(9＋4\r(2),2)Ek解析：由于爆炸產(chǎn)生的作用力遠(yuǎn)大于重力，在爆炸的瞬間水平方向上動(dòng)量守恒，依據(jù)動(dòng)量守恒求出另一塊炸彈的速度，從而求出動(dòng)能的大小．炸彈起先動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2Ek,m)).其中一塊動(dòng)能為eq\f(Ek,2)＝eq\f(1,2)·eq\f(m,2)veq\o\al(2,1)，解得v1＝eq\r(\f(2Ek,m))，依據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv＝－eq\f(m,2)v1＋eq\f(m,2)v2，解得v2＝3eq\r(\f(2Ek,m))，則動(dòng)能Ek′＝eq\f(1,2)·eq\f(m,2)veq\o\al(2,2)＝eq\f(9,2)Ek，B正確．答案：B8.（多選）如圖所示，人站在小車上，不斷用鐵錘敲擊小車的一端.下列各種說(shuō)法正確的是（）A.假如地面水平、堅(jiān)硬光滑，則小車將在原地旁邊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B.假如地面的阻力較大，則小車有可能斷斷續(xù)續(xù)地水平向右運(yùn)動(dòng)C.因?yàn)榍么驎r(shí)，鐵錘跟小車間的相互作用力屬于內(nèi)力，小車不行能發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)D.小車能否定向運(yùn)動(dòng)，取決于小車跟鐵錘的質(zhì)量之比，跟其他因素?zé)o關(guān)解析：假如地面水平、堅(jiān)硬光滑，人與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，起先系統(tǒng)靜止，總動(dòng)量為零.當(dāng)人舉錘的過(guò)程中，在水平方向錘子的動(dòng)量向右，由于系統(tǒng)動(dòng)量守恒，總動(dòng)量為零，則車的動(dòng)量向左，車向左運(yùn)動(dòng).當(dāng)人錘子向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，錘子的動(dòng)量向左，該過(guò)程小車動(dòng)量向右，小車向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)錘子敲擊小車時(shí)，錘子與車都靜止，因此整個(gè)過(guò)程中，小車先向左運(yùn)動(dòng)，后向右運(yùn)動(dòng)，最終靜止，然后重復(fù)該過(guò)程.因此在敲擊小車過(guò)程中，小車將在原地旁邊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故A正確.假如地面的阻力較大，在錘子向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，錘子有向右的沖量，車有向左的沖量，車受到向左的作用力，由于地面阻力較大，車受到的合力為零，車靜止不動(dòng)，當(dāng)人用力使錘子向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車受到向右的反沖力較大，可能大于小車受到的阻力，小車向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)錘子打擊車時(shí)，車停止運(yùn)動(dòng)，因此在整個(gè)過(guò)程中，小車向右運(yùn)動(dòng)，然后重復(fù)該過(guò)程.從整個(gè)過(guò)程來(lái)看，小車有可能斷斷續(xù)續(xù)地水平向右運(yùn)動(dòng)，故B正確.由A項(xiàng)和B項(xiàng)分析可知，在鐵錘不斷用鐵錘敲擊小車的一端過(guò)程中，小車可以運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤.小車能否運(yùn)動(dòng)，取決于地面是否光滑與揮錘子時(shí)對(duì)錘子作用力的大小，與小車跟鐵錘的質(zhì)量之比無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤.答案：AB9．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M，長(zhǎng)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)？(忽視水的阻力)解析：在人從船頭走到船尾的過(guò)程中，任設(shè)某一時(shí)刻船和人的速度大小分別為v1和v2，則由于船和人的總動(dòng)量守恒，于是mv1－Mv2＝0.而這過(guò)程中船與人的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))1和eq\o(v,\s\up6(－))2也應(yīng)滿意類似的關(guān)系：meq\o(v,\s\up6(－))1－Meq\o(v,\s\up6(－))2＝0.上式同乘過(guò)程所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t后，船和人相對(duì)于岸的位移同樣有：mL1－ML2＝0.從圖中可以看出，人、船的位移L1和L2大小之和等于L.L1＋L2＝L.由以上各式解得：L1＝eq\f(M,M＋m)L；L2＝eq\f(m,M＋m)L.答案：eq\f(m,M＋m)L10．一質(zhì)量為m＝0.5kg的子彈以初速度v0＝8m/s水平射入置于光滑水平面上的木塊A并留在其中，A與木塊B用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，起先彈簧處于原長(zhǎng)，如圖所示，木塊A、B的質(zhì)量分別為MA＝1.5kg.MB＝2.0kg求：(1)子彈射入木塊A后的速度，此過(guò)程損失的機(jī)械能；(2)彈簧被壓縮到最短時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．解析：(1)對(duì)子彈和木塊在打擊的過(guò)程中滿意動(dòng)量守恒，有：mv0＝(MA