2024-2025學年高中物理第十六章動量守恒定律5反沖運動火箭測評含解析新人教版選修3-5

PAGE6-反沖運動火箭課后篇鞏固提升基礎鞏固1.下列不屬于反沖運動的是()A.噴氣式飛機的運動 B.物體做自由落體的運動C.火箭的運動 D.反擊式水輪機的運動解析噴氣式飛機和火箭都是靠噴出氣體,通過反沖獲得前進的動力;反擊式水輪機靠水輪擊打水,通過反沖獲得動力。答案B2.一人靜止于光滑的水平冰面上,現欲向前運動,下列方法中可行的是()A.向后踢腿 B.手臂向后甩C.在冰面上滾動 D.脫下外衣向后水平拋出解析由于冰面沒有摩擦,所以C不行;A、B由于總動量守恒,所以人整體不動;只有D是反沖現象,可使人向前運動。答案D3.如圖所示,自行火炮連同炮彈的總質量為m0,當炮筒水平,火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中,放射一枚質量為m的炮彈后,自行火炮的速度變?yōu)関2,仍向右行駛,則炮彈相對炮筒的放射速度v0為()A.m(vC.m(v解析自行火炮水平勻速行駛時,牽引力與阻力平衡,系統動量守恒。設向右為正方向,放射前總動量為m0v1,放射后系統的動量之和為(m0-m)v2+m(v0+v2),則由動量守恒定律可知m0v1=(m0-m)v2+m(v0+v2)解得v0=m0v1-(m答案B4.(多選)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釋放出一物體P,不計空氣阻力,則()A.火箭肯定離開原來軌道運動B.物體P肯定離開原來軌道運動C.火箭運動半徑肯定增大D.物體P運動半徑肯定減小解析由反沖運動的學問可知,火箭的速度肯定增大,火箭做離心運動,運動半徑增大。但物體P是否離開原來的軌道運動,要依據釋放時的速度大小而定,若釋放的速度與原來的速度大小相等,則P仍在原來的軌道上反方向運動。反之,軌道半徑改變。答案AC5.光滑水平面上停有一平板小車質量為M,小車上站有質量均為m的兩個人,由于兩人朝同一水平方向跳離小車,從而使小車獲得肯定的速度,則下列說法正確的是()A.兩人同時以2m/s的速度(相對地面)跳離車比先后以2m/s的速度(相對地面)跳離車使小車獲得的速度要大些B.上述A項中,應當是兩人一先一后跳離時,小車獲得的速度大C.上述A項中的結論應當是兩種跳離方式使小車獲得的速度一樣大D.兩種跳離方式使小車獲得的速度不相等,但無法比較哪種跳法速度大解析由于小車和兩人所組成的系統動量守恒,兩人無論是同時跳離小車或是不同時跳離小車,跳離后兩人都有相同的動量,所以無論兩個人如何跳離小車,小車最終的動量都一樣,即兩種跳法,使小車獲得的動量相等,所以兩種跳離方式使小車獲得的速度相同,故正確選項為C。答案C6.一航天探測器完成對月球的探測后,離開月球的過程中,由靜止起先沿著與月球表面成肯定傾角的直線飛行,先加速運動后勻速運動。探測器通過噴氣而獲得動力,以下關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,不須要噴射解析航天探測器通過反沖運動獲得動力,可以依據探測器的運動狀態(tài)結合牛頓其次定律推斷合力的狀況,由噴氣方向可以推斷推動力的方向。航天探測器做加速直線運動時,合力應當與運動方向相同,噴氣方向應當是向下偏后方向噴射;航天器做勻速直線運動時,合力為零,由于受到月球的萬有引力的作用,航天器必定要朝豎直向下的方向噴射,來平衡萬有引力,不行能不噴氣。故只有選項C正確。答案C7.(2024江蘇)一只質量為1.4kg的烏賊吸入0.1kg的水,靜止在水中,遇到危急時,它在極短時間內把吸入的水向后全部噴出,以2m/s的速度向前逃跑,求該烏賊噴出的水的速度大小v。解析由動量守恒得mv-Mv'=0解得v=Mv代入數據得v=28m/s答案28m/s實力提升1.一炮艇在湖面上勻速行駛,突然從船頭和船尾同時向前和向后放射一顆炮彈,設兩炮彈質量相同,相對于地的速率相同,牽引力和阻力均不變,則船的動量和速度的改變狀況是()A.動量不變,速度增大 B.動量變小,速度不變C.動量增大,速度增大 D.動量增大,速度減小解析整個過程動量守恒,由于兩發(fā)炮彈的總動量為零。因而船的動量不變,又因為船放射炮彈后的質量變小,因此船的速度增大。答案A2.如圖所示,具有肯定質量的小球A固定在輕桿一端,桿的另一端掛在小車支架的O點,用手將小球拉起使輕桿呈水平狀態(tài),在小車處于靜止的狀況下放手使小球擺下,在B處與固定在車上的油泥撞擊后粘在一起,則此后小車的運動狀態(tài)是(車位于光滑路面上)()A.向右運動 B.向左運動C.靜止不動 D.無法推斷解析小車與小球構成的系統水平方向上總動量守恒,剛釋放A球時,系統動量為零,當二者粘在一起時,其共同速度也必為零,故只有選項C正確。答案C3.(多選)如圖所示,小車AB放在光滑水平面上,A端固定一個輕彈簧,B端粘有油泥,AB總質量為m0,質量為m的木塊C放在小車上,用細繩連接于小車的A端并使彈簧壓縮,起先時小車AB和木塊C都靜止,當突然燒斷細繩時,C被釋放,使C離開彈簧向B端沖去,并跟B端油泥粘在一起,忽視一切摩擦,以下說法正確的是()A.彈簧伸長過程中C向右運動,同時AB也向右運動B.C與B碰前,C與AB的速率之比為m0∶mC.C與油泥粘在一起后,AB馬上停止運動D.C與油泥粘在一起后,AB接著向右運動解析彈簧向右推C,C向右運動,同時彈簧向左推A端,小車向左運動,選項A錯誤;因小車與木塊組成的系統動量守恒,C與B碰前,有mvC=m0vAB,得vC∶vAB=m0∶m,選項B正確;C與B碰撞過程動量守恒,有mvC-m0vAB=(m0+m)v,知v=0,故選項C正確,選項D錯誤。答案BC4.如圖所示,表示質量為m0的密閉汽缸置于光滑水平面上,缸內有一隔板P,隔板右邊是真空,隔板左邊是質量為m的高壓氣體,若將隔板突然抽去,則汽缸的運動狀況是()A.保持靜止不動B.向左移動肯定距離后復原靜止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,當氣體充溢整個汽缸時,它們之間的作用結束,依動量守恒定律可知,起先時系統的總動量為零,結束時總動量必為零,氣體和汽缸都將停止運動,故選項B正確。答案B5.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廂邊沿水平方向順著軌道方向跳出,落在平板車地板上的A點,距貨廂水平距離為l=4m,如圖所示,人的質量為m,車連同貨廂的質量為m0=4m,貨廂高度為h=1.25m,求:(1)人跳出后到落到地板上時車的反沖速度大小;(2)人落在車地板上并站定以后,車還運動嗎?車在地面上移動的位移是多少?解析(1)人從貨廂邊跳離的過程,系統(人、車和貨廂)的動量守恒,設人的水平速度是v1,車的反沖速度是v2,取v1方向為正,則mv1-m0v2=0,解得v2=14v人跳離貨廂后做平拋運動,車以v2做勻速運動,運動時間為t=2hg=2×1.2510s=0.5s,在這段時間內人的水平位移x1和車的位移x2分別為x1=v1t由圖可知x1+x2=l即v1t+v2t=l,則v2=l5t=45×0(2)車的水平位移為x2=v2t=1.6×0.5m=0.8m。人落到車上A點的過程,系統水平方向的動量守恒(水平方向系統沒受外力,而豎直方向支持力大于重力,合力不為零),人落到車上前人的水平速度仍為v1,車的速度為v2,落到車上后設它們的共同速度為v,依據水平方向動量守恒得0=(m0+m)v,則v=0。故人落到車上A點站定后車的速度為零。答案(1)1.6m/s(2)不運動0.8m6.一個連同裝備總質量為M=100kg的宇航員,在距離飛船x=45m處與飛船處于相對靜止狀態(tài),宇航員背著裝有質量為m0=0.5kg氧氣的貯氣筒。筒上裝有可以使氧氣以v=50m/s的速度噴出的噴嘴,宇航員必需向著返回飛船的相反方向放出氧氣,才能回到飛船,同時又必需保留一部分氧氣供途中呼吸用,宇航員的耗氧率為Q=2.5×10-4kg/s,不考慮噴出氧氣對設備及宇航員總質量的影響,則:(1)瞬時噴出多少氧氣,宇航員才能平安返回飛船?(2)為了使總耗氧量最低,應一次噴出多少氧氣?返回時間又是多少?解析(1)由題述可知所求的噴出氧氣的質量m應有一個范圍,若m太小,宇航員獲得的速度也小,雖貯氣筒中剩余的氧氣較多,但由于返回飛船所用的時間太長,將無法滿意他途中呼吸所用,若m太大,宇航員獲得的速度雖然大了,而筒中氧氣太少,也無法滿意其呼吸作用,所以m對應的最小和最大兩個臨界值都應是氧氣恰好用完的狀況,設瞬間噴氣mkg時,宇航員恰能平安返回,依據動量守恒定律可得:mv=MV①宇航員勻速返回的時間為t