人教版(新教材)高中物理選擇性必修1課時(shí)作業(yè)1-：1 6 反沖現(xiàn)象 火箭練習(xí)

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE16反沖現(xiàn)象火箭考點(diǎn)一反沖運(yùn)動(dòng)的理解和應(yīng)用1．(2020·淮南一中期中)如圖1所示，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)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(yùn)動(dòng)()圖1A．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(yùn)動(dòng)D．以上說(shuō)法都不對(duì)〖答案〗C〖解析〗以整個(gè)導(dǎo)彈為研究對(duì)象，取v0的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)爆炸的瞬間系統(tǒng)在水平向上動(dòng)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v′>0，說(shuō)明另一塊沿v0的方向飛去；若v′<0，說(shuō)明另一塊沿v0的反方向飛去；若Mv0＝mv，即v′＝0，說(shuō)明另一塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，故選C.2.如圖2所示，自動(dòng)火炮連同炮彈的總質(zhì)量為M，當(dāng)炮管水平，火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中，發(fā)射一枚質(zhì)量為m的炮彈后，自動(dòng)火炮的速度變?yōu)関2，仍向右行駛，則炮彈的發(fā)射速度v0為()圖2A.eq\f(Mv1－v2＋mv2,m)B.eq\f(Mv1－v2,m)C.eq\f(Mv1－v2＋2mv2,m)D.eq\f(Mv1－v2－mv1－v2,m)〖答案〗A〖解析〗由動(dòng)量守恒得Mv1＝(M－m)v2＋mv0，得v0＝eq\f(Mv1－v2＋mv2,m).3．“爆竹聲中一歲除，春風(fēng)送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標(biāo)志，是喜慶心情的流露．有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東，在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等的兩塊，其中一塊質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度是()A．3v0－v B．2v0－3vC．3v0－2v D．2v0＋v〖答案〗C〖解析〗在最高點(diǎn)水平方向動(dòng)量守恒，以水平向東為正方向，由動(dòng)量守恒定律可知，3mv0＝2mv＋mv′，可得另一塊的速度為v′＝3v0－2v，故C正確．4．(多選)(2018·上海市延安中學(xué)期末)在某次軍演中，炮兵使用了炮口與水平方向的夾角θ可調(diào)節(jié)的迫擊炮，已知迫擊炮的總質(zhì)量為M(不包括炮彈的質(zhì)量)，炮彈的質(zhì)量為m，忽略迫擊炮與水平面之間的摩擦力及炮管長(zhǎng)度．則下列說(shuō)法正確的是()A．如果θ＝0，炮彈離開(kāi)炮口的速度為v0時(shí)，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M－m)B．如果θ＝0，炮彈離開(kāi)炮口的速度為v0時(shí)，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M)C．如果θ＝60°，炮彈離開(kāi)炮口的速度為v0時(shí)，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M－m)D．如果θ＝60°，炮彈離開(kāi)炮口的速度為v0時(shí)，炮身后退的速度為eq\f(mv0,2M)〖答案〗BD〖解析〗如果θ＝0，炮彈沿水平方向射出，炮身和炮彈組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律，若炮彈速度為v0，則有mv0－Mv1＝0，解得v1＝eq\f(mv0,M)，A錯(cuò)誤，B正確；如果θ＝60°，在炮彈出射瞬間，炮身和炮彈組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)炮身后退的速度為v3，則mv0cos60°－Mv3＝0，解得v3＝eq\f(mv0,2M)，C錯(cuò)誤，D正確．5．一彈丸在飛行到距離地面5m高時(shí)僅有向右的水平速度v0＝2m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質(zhì)量比為3∶1.不計(jì)質(zhì)量損失，取重力加速度g＝10m/s2.則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是()〖答案〗B〖解析〗彈丸爆炸瞬間內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故爆炸瞬間動(dòng)量守恒．因兩彈片均水平飛出，飛行時(shí)間t＝eq\r(\f(2h,g))＝1s，取向右為正方向，由水平速度v＝eq\f(x,t)知，選項(xiàng)A中，v甲＝2.5m/s，v乙＝－0.5m/s；選項(xiàng)B中，v甲＝2.5m/s，v乙＝0.5m/s；選項(xiàng)C中，v甲＝1m/s，v乙＝2m/s；選項(xiàng)D中，v甲＝－1m/s，v乙＝2m/s.因爆炸瞬間動(dòng)量守恒，故mv0＝m甲v甲＋m乙v乙，其中m甲＝eq\f(3,4)m，m乙＝eq\f(1,4)m，v0＝2m/s，代入數(shù)值計(jì)算知選項(xiàng)B正確．6．(2019·北京東城期末)將靜置在地面上，質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空，在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體．忽略噴氣過(guò)程重力和空氣阻力的影響，則噴氣結(jié)束時(shí)火箭模型獲得的速度大小是()A.eq\f(m,M)v0 B.eq\f(M,m)v0C.eq\f(M,M－m)v0 D.eq\f(m,M－m)v0〖答案〗D〖解析〗火箭模型在極短時(shí)間點(diǎn)火，設(shè)火箭模型獲得速度為v，據(jù)動(dòng)量守恒定律有0＝(M－m)v－mv0得v＝eq\f(m,M－m)v0.考點(diǎn)二人船模型7．(2020·鶴壁中學(xué)段考)如圖3所示，有一只小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(zhǎng)(估計(jì)重一噸左右)．一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)量它的質(zhì)量．他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行于碼頭岸邊自由停泊，人輕輕從船尾上船，走到船頭停下，而后輕輕下船．用卷尺測(cè)出船后退的距離d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L.已知他自身的質(zhì)量為m，水的阻力不計(jì)，則船的質(zhì)量為()圖3A.eq\f(mL＋d,d) B.eq\f(mL－d,d)C.eq\f(mL,d) D.eq\f(mL＋d,L)〖答案〗B〖解析〗設(shè)人走動(dòng)的時(shí)候船的速度為v，人的速度為v′，人從船尾走到船頭用時(shí)為t，人的位移為L(zhǎng)－d，船的位移為d，所以v＝eq\f(d,t)，v′＝eq\f(L－d,t).以船的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有：Mv－mv′＝0，可得：Meq\f(d,t)＝meq\f(L－d,t)，解得小船的質(zhì)量為M＝meq\f(L－d,d)，故B正確．8．(多選)(2019·開(kāi)封、商丘九校聯(lián)考)小車靜止在光滑水平地面上，站在車上的人練習(xí)打靶，靶裝在車上的另一端，如圖4所示．已知車、人、槍和靶的總質(zhì)量為M(不含子彈)，每顆子彈質(zhì)量為m，共n發(fā)，打靶時(shí)，槍口到靶的距離為d.若每發(fā)子彈打入靶中，就留在靶里，且待前一發(fā)打入靶中后，再打下一發(fā)．則以下說(shuō)法正確的是()圖4A．待打完n發(fā)子彈后，小車將以一定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)B．待打完n發(fā)子彈后，小車應(yīng)停在射擊之前位置的右方C．在每一發(fā)子彈的射擊過(guò)程中，小車所發(fā)生的位移相同D．在每一發(fā)子彈的射擊過(guò)程中，小車所發(fā)生的位移應(yīng)越來(lái)越大〖答案〗BC〖解析〗子彈、槍、人、車系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．子彈射擊前系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，子彈射入靶后總動(dòng)量也為零，故小車仍然是靜止的．在子彈射出槍口到打入靶中的過(guò)程中，小車向右運(yùn)動(dòng)，所以第n發(fā)子彈打入靶中后，小車應(yīng)停在原來(lái)位置的右方，待打完n發(fā)子彈后，小車將靜止不動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；設(shè)子彈射出槍口速度為v，車后退速度大小為v′，以子彈射出方向?yàn)檎?，根?jù)動(dòng)量守恒定律，有：0＝mv－〖M＋(n－1)m〗v′子彈勻速前進(jìn)的同時(shí)，車勻速后退，故有：vt＋v′t＝d故車后退位移大小為：Δx＝v′t＝eq\f(md,nm＋M)，每發(fā)子彈從發(fā)射到擊中靶過(guò)程，小車均后退相同的位移Δx，故C正確，D錯(cuò)誤．9．(多選)如圖5所示，甲、乙兩車的質(zhì)量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車相距為L(zhǎng).乙車上站立著一個(gè)質(zhì)量為m的人，他通過(guò)一條水平輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說(shuō)法正確的是()圖5A．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車移動(dòng)的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車移動(dòng)的距離為eq\f(M,2M＋m)L〖答案〗ACD〖解析〗本題類似人船模型．把甲車、乙車、人看成一個(gè)系統(tǒng)，則水平方向動(dòng)量守恒，有Mv甲＝(M＋m)v乙，則eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(M＋m,M)，A正確，B錯(cuò)誤；因甲、乙運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為t，則x甲＝v甲t，x乙＝v乙t，則Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得x甲＝eq\f(M＋m,2M＋m)L，x乙＝eq\f(M,2M＋m)L，C、D正確．10．(2019·南寧八中高二期末)如圖6所示，在光滑水平面上有一小車，小車上固定一豎直桿，總質(zhì)量為M，桿頂系一長(zhǎng)為l的輕繩，繩另一端系一質(zhì)量為m的小球，繩被水平拉直處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球處于最右端．將小球由靜止釋放，重力加速度為g，求：圖6(1)小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)小球擺到最低點(diǎn)時(shí)小車向右移動(dòng)的距離；〖答案〗(1)eq\r(\f(2Mgl,M＋m))(2)eq\f(ml,M＋m)〖解析〗(1)取水平向右為正方向，設(shè)當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v1，此時(shí)小車的速度大小為v2，則根據(jù)動(dòng)量守恒與能量守恒可以得到：0＝Mv2－mv1，mgl＝eq\f(1,2)mv12＋eq\f(1,2)Mv22解得：v1＝eq\r(\f(2Mgl,M＋m))，v2＝eq\r(\f(2m2gl,M2＋Mm))(2)當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球向左移動(dòng)的距離為s1，小車向右移動(dòng)的距離為s2，根據(jù)動(dòng)量守恒，有：ms1＝Ms2，而且s1＋s2＝l解得：s1＝eq\f(Ml,M＋m)，s2＝eq\f(ml,M＋m).11．一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m＝200g的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v＝1000m/s.設(shè)火箭質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次．(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度多大？(2)運(yùn)動(dòng)第1s末，火箭的速度多大？〖答案〗(1)2m/s(2)13.5m/s〖解析〗規(guī)定與v相反的方向?yàn)檎较?1)設(shè)噴出三次氣體后，火箭的速度為v3，以火箭和三次噴出的氣體為研究對(duì)象，據(jù)動(dòng)量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0，故v3＝eq\f(3mv,M－3m)≈2m/s(2)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，以火箭和噴出的20次氣體為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：(M－20m)v20－20mv＝0，故v20＝eq\f(20mv,M－20m)≈13.5m/s.12.平板車停在水平光滑的軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨箱邊沿水平方向順著軌道方向向右跳出，落在平板車地板上的A點(diǎn)，A點(diǎn)距貨箱水平距離為l＝4m，如圖7所示．人的質(zhì)量為m，車連同貨箱的質(zhì)量為M＝4m，貨箱高度為h＝1.25m．求車在人跳出后到落到地板前的水平反沖速度的大小(g取10m/s2)．圖7〖答案〗1.6m/s〖解析〗人從貨箱邊跳離的過(guò)程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)人的水平速度是v1，車的反沖速度是v2，取向右為正方向，則mv1－Mv2＝0，解得v2＝eq\f(1,4)v1人跳離貨箱后做平拋運(yùn)動(dòng)，車以速度v2做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×1.25,10))s＝0.5s．由圖可知，在這段時(shí)間內(nèi)人的水平位移x1和車的位移x2分別為x1＝v1t，x2＝v2t，由于x1＋x2＝l即v1t＋v2t＝l，則v2＝eq\f(l,5t)＝eq\f(4,5×0.5)m/s＝1.6m/s.13．(2019·馬鞍山期末)如圖8所示，水平光滑地面上停放著一輛質(zhì)量為M的小車，其左側(cè)有半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道AB，軌道最低點(diǎn)B與水平軌道BC相切，整個(gè)軌道處于同一豎直平面內(nèi)．將質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)無(wú)初速度釋放，物塊沿軌道滑行至軌道末端C處恰好沒(méi)有滑出．已知重力加速度為g，小物塊與BC部分的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，空氣阻力可忽略不計(jì)．關(guān)于物塊從A位置運(yùn)動(dòng)至C位置的過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()圖8A．小車和物塊構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．摩擦力對(duì)物塊和軌道BC所做功的代數(shù)和為零C．物塊的最大速度為eq\r(2gR)D．小車發(fā)生的位移為eq\f(m,m＋M)(R＋eq\f(R,μ))〖答案〗D〖解析〗只是水平方向動(dòng)量守恒，系統(tǒng)合外力不為零，動(dòng)量不守恒，A錯(cuò)；物塊A與小車BC段有相對(duì)位移，摩擦