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2019-2020年高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课时训练新人教版选修题组一 反冲运动
1.多选下列属于反冲运动的是 A.喷气式飞机的运动 B.直升机的运动C.火箭的运动D.反击式水轮机的运动解析:反冲现象是一个物体分裂成两部分两部分朝相反的方向运动故直升机不是反冲现象答案:ACD
2.小车上装有一桶水静止在光滑水平地面上如图所示桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门分别为S
1、S
2、S
3、S4图中未全画出要使小车向前运动可采用的方法是 A.打开阀门S1B.打开阀门S2C.打开阀门S3D.打开阀门S4解析:反冲运动中系统的两部分运动方向相反要使小车向前运动水应向后喷出故选项B正确答案:B
3.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上现欲离开冰面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.脱下外衣水平抛出解析:踢腿、甩手对整个身体系统来讲是内力内力不改变系统整体的运动状态答案:D题组二 火箭
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:火箭工作的原理是利用反冲运动火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度故选B项答案:B
5.如图为一空间探测器的示意图P
1、P
2、P
3、P4是四个喷气发动机P
1、P3的连线与空间固定坐标系的x轴平行P
2、P4的连线与y轴平行每台发动机开动时都能向探测器提供推力但不会使探测器转动开始时探测器以恒定的速率v0向正x轴方向平动要使探测器改为向正x轴偏负y轴60°的方向以原来的速率v0平动则 A.先开动P1适当时间再开动P4适当时间B.先开动P3适当时间再开动P2适当时间C.开动P4适当时间D.先开动P3适当时间再开动P4适当时间解析:任意开动某一发动机都能向探测器提供推力由动量守恒定律知探测器将得到一与该喷气发动机喷气方向相反的动量速度已知探测器的初动量方向为正x轴方向要使其动量大小不变方向沿正x轴偏负y轴60°如图所示必须使沿正x轴方向的动量mv0减少为mv1即应开动P1适当时间而且还必须再开动P4适当时间使探测器获得一沿负y轴方向的动量mv4答案:A
6.某小组在探究反冲运动时将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小模具船上利用液化气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气瓶后向外喷射气体的对地速度为v1如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm忽略水的阻力则:1喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少2喷射出Δm气体的过程中小船所受气体的平均作用力的大小是多少解析:1由动量守恒定律得0=m1+m2-Δmv船-Δmv1得v船=2对喷射出的气体运用动量定理得FΔt=Δmv1解得F=由牛顿第三定律得小船所受气体的平均作用力大小为F=答案:1 2题组三 人船模型
7.质量为m半径为R的小球放在半径为2R质量为2m的大空心球内大球开始静止在光滑水平面上当小球从如图所示位置无初速度地沿内壁滚到最低点时大球移动的距离为 A. B. C. D.解析:对系统由动量守恒定律得mx1-2mx2=0故x1=2x2又因为x1+x2=R故x2=R即B选项正确答案:B
8.某人在一只静止的小船上练习射击船和人连同枪不包括子弹及靶的总质量为m枪内装有n颗子弹每颗子弹的质量为m枪口到靶的距离为L子弹射出枪口时相对地面的速度为v0在发射一颗子弹时前一颗子弹已陷入靶中则在发射完n颗子弹后小船后退的距离为多少不计水的阻力解析:子弹发射时在枪内的运动和击靶的过程类似于人船模型中相互作用连发n颗子弹相当于n个人从船头走到船尾把船、人、枪、靶和子弹作为一个系统进行研究因该系统在水平方向上不受外力所以在这个方向上总动量守恒设一颗子弹完成射击过程的时间内小船移动x0由动量守恒定律可得=0解方程可得x0=因此发射n颗子弹后小船后退的距离x=nx0=答案:题组四 爆炸
9.多选向空中发射一物体不计空气阻力当此物体的速度恰好沿水平方向时物体炸裂成a、b两块若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向则 A.b的速度方向一定与原速度方向相反B.从炸裂到落地的这段时间里a飞行的水平距离一定比b的大C.a、b一定同时到达水平地面D.在炸裂过程中a、b受到的力的大小一定相等解析:爆炸后系统的总机械能增加但不能确定a、b两块的速度大小所以A、B不能确定;因炸开后两者都做平抛运动且高度相同故C对;由牛顿第三定律知D对答案:CD
10.一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v=2m/s爆炸成为甲、乙两块水平飞出甲、乙的质量比为3∶1不计质量损失重力加速度g取10m/s2则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是 解析:弹丸爆炸过程遵守动量守恒若爆炸后甲、乙同向飞出则有2m=mv甲+mv乙
①;若爆炸后甲、乙反向飞出则有2m=mv甲-mv乙
②;或2m=-mv甲+mv乙
③;爆炸后甲、乙从同一高度做平抛运动由选项A中图可知爆炸后甲、乙向相反方向飞出下落时间t=s=1s速度分别为v甲=m/s=
2.5m/sv乙=m/s=
0.5m/s代入
②式不成立A项错误;同理可求出选项B、C、D中甲、乙的速度分别代入
①式、
①式、
③式可知只有B项正确答案:B建议用时:30分钟
1.多选下列属于反冲运动的是 A.向后划水船向前运动B.用枪射击时子弹向前飞枪身后退C.用力向后蹬地人向前运动D.水流过水轮机时水轮机旋转方向与水流出方向相反解析:反冲运动是物体在内力作用下分为两部分其运动方向相反选项A是桨与外部水的作用选项C是人脚与外部地面的作用都不属于反冲;选项B中子弹与枪身是系统中的两部分选项D中水流过水轮机内部是系统中的两部分选项B、D正确答案:BD
2.手持铁球的跳远运动员起跳后欲提高跳远成绩可在运动到最高点时将手中的铁球 A.竖直向上抛出 B.向前方抛出C.向后方抛出D.向左方抛出解析:欲提高跳远成绩则应增大水平速度即增大水平方向的动量所以可将铁球向后抛出人和铁球的总动量守恒因为铁球的动量向后所以人向前的动量增加答案:C
3.如图所示船静止在平静的水面上船前舱有一抽水机抽水机把前舱的水均匀地抽往后舱不计水的阻力下列说法中正确的是 A.若前后舱是分开的则前舱将向后加速运动B.若前后舱是分开的则前舱将向前加速运动C.若前后舱不分开则船将向后加速运动D.若前后舱不分开则船将向前加速运动解析:前后舱分开时前舱和抽出的水相互作用靠反冲作用前舱向前加速运动若不分开前后舱和水是一个整体则船不动答案:B
4.一炮艇总质量为m0以速度v0匀速行驶从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹发射炮弹后艇的速度为v若不计水的阻力则下列各关系式中正确的是 A.m0v0=m0-mv+mvB.m0v0=m0-mv+mv+v0C.m0v0=m0-mv+mv+vD.m0v0=m0v+mv解析:动量守恒定律中的速度都是相对于同一参照物的题中所给炮弹的速度是相对于河岸的即相对于地面的根据动量守恒定律可得m0v0=m0-mv+mv故正确的关系式为A答案:A
5.静止的实验火箭总质量为m当它以对地速度为v0喷出质量为Δm的高温气体后火箭的速度大小为 A.B.-C.D.-解析:由动量守恒定律得Δmv0+m-Δmv=0火箭的速度为v=-选项B正确答案:B
6.一航天探测器完成对月球的探测任务后在离开月球的过程中由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行先加速运动再匀速运动探测器通过喷气而获得推动力以下关于喷气方向的描述中正确的是 A.探测器加速运动时沿直线向后喷气B.探测器加速运动时竖直向下喷气C.探测器匀速运动时竖直向下喷气D.探测器匀速运动时不需要喷气解析:探测器加速运动时通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力沿直线运动方向选项A、B均错探测器匀速运动时通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力为零根据反冲运动的特点可知选项C正确而D错误答案:C
7.多选一平板小车静止在光滑的水平地面上甲、乙两人分别站在车上左、右两端当两人同时相向而行时发现小车向左移动则 A.若两人质量相等必定v甲v乙B.若两人质量相等必定v甲v乙C.若两人速率相等必定m甲m乙D.若两人速率相等必定m甲m乙解析:把甲、乙以及小车看成一个系统系统的动量守恒开始时速度都为零小车向左运动说明甲、乙两人的合动量方向向右根据题意甲向右运动乙向左运动所以甲的动量大于乙的动量如果二者质量相等则甲的速度大于乙的速度如果二者速度相等则甲的质量大于乙的质量答案:AC
8.如图所示质量为m的小船在静止水面上以速率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-vC.v0+v0+vD.v0+v0-v解析:根据动量守恒定律取v0为正方向则m+mv0=mv-mv得v=v0+v0+v选项C正确答案:C
9.课外科技小组制作一只“水火箭”用压缩空气压出水流使火箭运动假如喷出的水流流量保持为2×10-4m3/s喷出速度保持为水平对地10m/s启动前火箭总质量为
1.4kg则启动2s末火箭的速度可以达到多少已知火箭沿水平轨道运动阻力不计水的密度是103kg/m3解析:“水火箭”喷出水流做反冲运动设火箭原来总质量为m喷出水流的流量为Q水的密度为ρ水流的喷出速度为v火箭的反冲速度为v由动量守恒定律得m-ρQtv=ρQtv火箭启动后2s末的速度为v=m/s=4m/s答案:4m/s
10.在沙堆上有一木块质量m1=5kg木块上放一爆竹质量m2=
0.1kg点燃爆竹后木块陷入沙中深度为s=5cm若沙对木块的平均阻力为58N不计爆竹中火药的质量和空气阻力g取10m/s2求爆竹上升的最大高度解析:爆竹爆炸时爆竹和木块组成的系统内力远大于外力动量守恒取向上为正方向则0=m2v-m1v
①木块陷入沙中的过程做匀减速运动直到停止由动能定理得F-m1gs=m1v2
②解得v=
0.4m/s代入
①式得v=v=20m/s爆竹以速度v做竖直上抛运动上升的最大高度为h==20m答案:20m。