2019-2020学年高中物理第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭课时分层训练含解析 人教版选修3-5 0 6页

第5节　反冲运动　火箭 ‎「基础达标练」‎ ‎1．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列方法中可行的是(　　)‎ A．向后踢腿　　　　　　 B．手臂向后甩 C．在冰面上滚动 D．脱下外衣向后水平抛出 解析：选D　脱下外衣向后水平抛出，由于反冲作用，人将向前运动，D可行；A、B、C项措施均不可行．‎ ‎2．关于反冲运动的说法中，正确的是(　　)‎ A．抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲 B．若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力 C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用 D．对抛出部分和剩余部分牛顿第二定律都适用 解析：选D　反冲运动是指由于内力作用，系统的一部分物体向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，反冲运动过程动量守恒，两部分物体之间的质量关系与是否发生反冲没有关系，故选项A错误；在反冲运动中，两部分物体之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等、方向相反，故选项B错误；在反冲运动中，牛顿第二定律和牛顿第三定律均适用，故选项C错误，选项D正确．‎ ‎3．如图所示，物体A的质量是物体B的质量的2倍，中间压缩一轻质弹簧，放在光滑的水平面上，由静止同时放开两手后一小段时间内(　　)‎ A．A的速率始终等于B的速率 B．A的动量大小大于B的动量大小 C．A受的合力大小大于B受的合力大小 D．A的动量不等于B的动量 解析：选D　物体A和B组成的系统满足反冲模型，根据动量守恒定律可知，A的动量大小等于B的动量大小，mAvA＝mBvB，＝＝，故A、B选项错误；两者之间存在相互作用力，A受到的合力大小等于B受到的合力大小，故C选项错误；A的动量与B的动量大小相等，方向相反，即A的动量不等于B的动量，故D选项正确．‎ ‎4．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是(　　)‎ A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭 B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭 6‎ D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 解析：选B　火箭的工作原理是反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压气体从尾部迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故选项B正确．‎ ‎5．某人在一只静止的小船上练习射击，船、人连同枪(不包括子弹)及靶的总质量为M，枪内有n颗子弹，每颗子弹的质量为m，子弹水平射出枪口相对于地的速度为v0，子弹打入靶中且留在靶里，在射完n颗子弹后时，小船的最终速度为(　　)‎ A．0 B. C. D. 解析：选A　以船、人连同枪、靶以及枪内n颗子弹组成的系统为研究的对象，水平方向上动量守恒．以子弹的初速度方向为正方向，射击前系统的总动量为0，由动量守恒定律可知，子弹射入靶中后系统的总动量也为零，所以小船的最终速度为0，A选项正确．‎ ‎6．如图所示，质量为M的小船在静止水平面上以速度v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为(　　)‎ A．v0＋v B．v0－v C．v0＋(v0＋v) D．v0＋(v0－v)‎ 解析：选C　根据动量守恒定律，以水平向右为正方向，则有(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋(v0＋v)，故选项C正确．‎ ‎7．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，一位同学想用一个卷尺粗略测出它的质量．他轻轻从船尾走向船头，而后轻轻下船．用卷尺测出船后退的距离d和船长L，又知他的质量为m，则小船的质量为(不计湖水的阻力)(　　)‎ A. B. C. D. 解析：选B　设人的位移为s人，船的位移为d＝L－s人，如图所示：‎ 6‎ 以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：‎ mv1－Mv2＝0，可得：m＝M，解得船的质量为M＝，故B对，A、C、D错．‎ ‎8．某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少？‎ 解析：由动量守恒定律得：0＝(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1‎ 解得v船＝.‎ 答案： ‎「能力提升练」‎ ‎9．(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车的左、右端，当两人同时相向而行时，发现小车向左移，则(　　)‎ A．若两人质量相等，必有v甲>v乙 B．若两人质量相等，必有v甲m乙 D．若两人速率相等，必有m甲m乙v乙，若m甲＝m乙，则v甲>v乙，A对，B错；若v甲＝v乙，则m甲>m乙，C对，D错．‎ ‎10．如图所示，质量为M、底边长为a的三角形木块A置于光滑水平面上，在A的顶部有一质量为m、底边长为b的三角形木块B.若B从A的顶端由静止滑至底部，则A后退的距离为(　　)‎ 6‎ A. B. C. D. 解析：选C　由A、B组成的系统在相互作用的过程中水平方向动量守恒，且水平方向上初态总动量为0，在水平方向属于人船模型．设木块B滑至底部的过程向左滑行的水平距离为L2，木块A后退的距离为L1，有ML1＝mL2且L1＋L2＝a－b，解得L1＝(a－b)，C正确．‎ ‎11．(多选)如图所示，质量M＝‎2 kg的半圆形槽物体A放在光滑水平地面上，槽内表面光滑，其半径r＝‎0.6 m．现有一个质量m＝‎1 kg的小物块B在物体A的槽右端口获得瞬时竖直向下的冲量I＝2 N·s，此后物体A和物块B相互作用，使物体A在地面上运动，则(　　)‎ A．在A、B间存在相互作用的过程中，物体A和物块B组成的系统机械能守恒 B．在A、B间存在相互作用的过程中，物体A和物块B组成的系统动量守恒 C．物块B从槽口右端运动到左端时，物体A向右运动的位移是‎0.4 m D．物块B最终可从槽口左端竖直冲出，到达的最高点距槽口的高度为‎0.2 m 解析：选ACD　机械能守恒的条件是只有重力做功，在A、B间存在相互作用的过程中，物体A和物块B组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，A选项正确；在A、B间存在相互作用的过程中，竖直方向上存在加速度，系统合外力不为零，动量不守恒，B选项错误；物块B从槽口右端运动到左端时，根据水平方向动量守恒可知，m·(2r－x)＝Mx，解得x＝‎0.4 m，C选项正确；研究物块B，根据动量定理可知，I＝mv0，解得v0＝‎2 m/s，B到达左侧最高点时，物体A的速度为零，根据能量守恒定律可知，mgh＝mv02，解得h＝‎0.2 m，D选项正确．‎ ‎12．(多选)小车静置于光滑的水平面上，小车的A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，小车的质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时小车与C都处于静止状态且C到B的距离为L，如图所示，当突然烧断细绳，弹簧被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端橡皮泥粘在一起，以下说法中正确的是(　　)‎ 6‎ A．如果小车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒 B．当木块对地运动速度大小为v时，小车对地运动速度大小为v C．小车向左运动的最大位移为 D．小车向左运动的最大位移为L 解析：选BC　小车和木块C这一系统所受合外力为零，系统在整个过程中动量守恒，但粘接过程中有机械能损失，A错误；由动量守恒可得：Mv′－mv＝0，则小车对地速度v′＝v，B正确；由“人船模型”可得：Md＝m(L－d)，所以小车向左的位移d＝，C正确，D错误．‎ ‎13．如图所示，一质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中央，试问玩具蛙对地最小以多大的水平速度跳出才能落到地面上(重力加速度为g)?‎ 解析：蛙和车组成的系统在水平方向动量守恒，则蛙和车的动量大小的关系为Mv′－mv＝0‎ 蛙下落时间t＝ 若蛙恰好落地，则有v′t＋vt＝ 解得v＝.‎ 答案： ‎14．甲、乙两只小船的质量均为M＝‎120 kg，静止于水面上，甲船上的人质量m＝‎60 kg，通过一根长为L＝‎10 m的绳用F＝120 N的力水平拉乙船，求：‎ ‎(1)两船相遇时，两船分别移动了多少距离；‎ ‎(2)为防止两船相撞，人至少应以多大的速度从甲船跳到乙船．(忽略水的阻力)‎ 解析：(1)由“人船模型”特点，水平方向动量守恒：‎ 6‎ ‎(M＋m)＝M x甲＋x乙＝L 解得x甲＝‎4 m，x乙＝‎6 m.‎ ‎(2)设相遇时甲船速度为v1，乙船速度为v2，人跳离时的速度大小为v.因相遇前甲、乙两船受到力的大小及力的作用时间都相等，由动量定理可知甲、乙两船动量大小相等，‎ 即(M＋m)v1＝Mv2‎ 由动能定理得Fx甲＝(M＋m)v12‎ 人跳离后至少需甲、乙船均停下，对人和甲船组成的系统由动量守恒定律有 ‎(M＋m)v1＝0＋mv 解得v＝‎4 m/s.‎ 答案：(1)‎4 m　‎6 m　(2)‎4 m/s 6‎