2024-2025學(xué)年高中物理第一章碰撞與動(dòng)量守恒第3節(jié)課時(shí)2反沖現(xiàn)象與火箭的發(fā)射練習(xí)含解析教科版選修3-5

PAGE5-反沖現(xiàn)象與火箭的放射[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是()A．拋出物m1的質(zhì)量要小于剩下的m2的質(zhì)量才能反沖B．若拋出物m1的質(zhì)量大于剩下的m2的質(zhì)量，則m2所受的力大于m1所受的力C．反沖運(yùn)動(dòng)中，牛頓第三定律適用，但牛頓其次定律不適用D．拋出部分和剩余部分都適用于牛頓其次定律解析：由于系統(tǒng)的一部分向某一方向運(yùn)動(dòng)，而使另一部分向相反方向運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動(dòng)．定義中并沒有確定兩部分物體之間的質(zhì)量關(guān)系，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．在反沖運(yùn)動(dòng)中，兩部分之間的作用力是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等，方向相反，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．在反沖運(yùn)動(dòng)中一部分受到的另一部分的作用力產(chǎn)生了該部分的加速度，使該部分的速度漸漸增大，在此過程中對每一部分牛頓其次定律都成立，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．答案：D2．(多選)實(shí)行下列哪些措施有利于增加火箭的飛行速度()A．使噴出的氣體速度更大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解析：設(shè)原來的總質(zhì)量為M，噴出的氣體質(zhì)量為m，噴出的氣體速度為v，剩余的質(zhì)量(M－m)的速度為v′，由動(dòng)量守恒定律得(M－m)v′＝mv，則v′＝eq\f(mv,M－m)，因此m越大，v′越大；v越大，v′越大．故A、C正確．答案：AC3．小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未全畫出)．要使小車向前運(yùn)動(dòng)，可采納的方法是()A．打開閥門S1 B．打開閥門S2C．打開閥門S3 D．打開閥門S4解析：依據(jù)反沖運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，當(dāng)閥門S2打開時(shí)，小車將受到向前的推力，從而向前運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤．答案：B4．質(zhì)量為M的小車在光滑水平地面上以速度v0勻速向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車中的沙子從底部的漏斗中不斷流下時(shí)，車子速度將()A．減小 B．不變C．增大 D．無法確定解析：漏出的沙子落至地面前與小車組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，沙子在水平方向與小車速度相同，故漏出的沙子對小車速度沒有影響，選項(xiàng)B對，A、C、D錯(cuò)．答案：B5．(多選)如圖所示，光滑桌面上有質(zhì)量分別為m1和m2的兩木塊A、B，起先時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，放手之后兩木塊被彈開．在此過程中下面結(jié)論正確的是()A．兩木塊速度大小與質(zhì)量成反比B．兩木塊所受沖量的大小相等C．兩木塊加速度大小相等D．兩木塊具有完全相同的動(dòng)量解析：兩個(gè)木塊系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故mAvA－mBvB＝0，故vA∶vB＝mB∶mA，故A正確；彈簧對兩個(gè)木塊的彈力相等，依據(jù)I＝Ft可知，兩木塊所受沖量的大小相等，選項(xiàng)B正確；由牛頓其次定律可知，a＝eq\f(F,m)，兩物塊質(zhì)量不同，加速度大小不相等，加速度方向相反，故C錯(cuò)誤；兩木塊的動(dòng)量大小相等、方向相反，兩木塊的動(dòng)量不相同，故D錯(cuò)誤．答案：AB6．某同學(xué)質(zhì)量為60kg，在軍事訓(xùn)練中要求他從岸上以2m/s的速度跳到一條向他緩緩飄來的小船上，然后去執(zhí)行任務(wù)，小船的質(zhì)量是140kg，原來的速度是0.5m/s，該同學(xué)上船后又跑了幾步，最終停在船上，水的阻力忽視不計(jì)，則此時(shí)小船的速度v和該同學(xué)動(dòng)量的改變?chǔ)分別為()A．0.25m/s,70kg·m/sB．0.25m/s，－105kg·m/sC．0.95m/s，－63kg·m/sD．0.95m/s，－35kg·m/s解析：規(guī)定人原來的速度方向?yàn)檎较颍O(shè)人上船后，船與人共同速度為v.由題意，水的阻力忽視不計(jì)，該同學(xué)跳上小船后與小船達(dá)到同一速度的過程，人和船組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則由動(dòng)量守恒定律得m人v人－m船v船＝(m人＋m船)v，代入數(shù)據(jù)解得v＝0.25m/s，方向與船原來的速度方向相反．該同學(xué)動(dòng)量的改變?chǔ)為Δp＝m人v－m人v人＝60×(0.25－2)kg·m/s＝－105kg·m/s.故選B.答案：B7．(多選)某同學(xué)想用氣墊導(dǎo)軌模擬“人船模型”．在試驗(yàn)室里，該同學(xué)將一質(zhì)量為M、長為L的滑塊置于水平氣墊導(dǎo)軌上(不計(jì)摩擦)并接通電源．該同學(xué)又找來一個(gè)質(zhì)量為m的蝸牛置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動(dòng)到另一端．下列說法正確的是()A．只有蝸牛運(yùn)動(dòng)，滑塊不運(yùn)動(dòng)B．滑塊運(yùn)動(dòng)的距離是eq\f(M,M＋m)LC．蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移是滑塊的eq\f(M,m)倍D．滑塊與蝸牛運(yùn)動(dòng)的距離之和為L解析：依據(jù)“人船模型”，易得滑塊的位移大小為eq\f(m,M＋m)L，蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移大小為eq\f(M,M＋m)L，故C、D正確．答案：CD8．如圖所示，一個(gè)傾角為α的直角斜面體靜置于光滑水平面上，斜面體質(zhì)量為M，頂端高度為h，今有一質(zhì)量為m的小物體，沿光滑斜面下滑，當(dāng)小物體從斜面頂端自由下滑究竟端時(shí)，斜面體在水平面上移動(dòng)的距離是()A.eq\f(mh,M＋m) B．eq\f(Mh,M＋m)C.eq\f(mh,M＋mtanα) D.eq\f(Mh,M＋mtanα)解析：此題屬于“人船模型”問題，m與M組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，以m在水平方向上對地位移的方向?yàn)檎较颍O(shè)m在水平方向上對地位移大小為x1，M在水平方向上對地位移大小為x2，則0＝mx1－Mx2①且x1＋x2＝eq\f(h,tanα)②由①②可得x2＝eq\f(mh,M＋mtanα)，故選C.答案：C9．如圖所示，帶有光滑的半徑為R的eq\f(1,4)圓弧軌道的滑塊靜止在光滑水平面上，滑塊的質(zhì)量為M，將一個(gè)質(zhì)量為m的小球從A處由靜止釋放，當(dāng)小球從B點(diǎn)水平飛出時(shí)，滑塊的速度為多大？(重力加速度為g)解析：運(yùn)動(dòng)過程中小球和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，又因?yàn)橄到y(tǒng)在水平方向不受外力，故系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)小球從B點(diǎn)飛出時(shí)速度大小為v1，滑塊的速度大小為v2，以v1的方向?yàn)檎较?，則有mv1－Mv2＝0，mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，解得v2＝meq\r(\f(2gR,MM＋m)).答案：meq\r(\f(2gR,MM＋m))[B組素養(yǎng)提升]10．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為2m的平板小車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比．當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對于地面大小為v0的速度水平向后跳下．跳離瞬間地面阻力的沖量忽視不計(jì)，則下列圖中能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v-t解析：人和車以共同的速度在水平地面上沿直線前行，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對于地面大小為v0的速度水平向后跳下，跳離前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，規(guī)定車的速度方向?yàn)檎较?，則有(m＋2m)v0＝2mv＋(－mv0)，得v＝2v0，人跳離后小車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比，所以人跳離前后，車的加速度不變，所以能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像的是選項(xiàng)B.答案：B11．“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)記，是喜慶心情的流露．有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹從地面斜向上拋出，上升h后到達(dá)最高點(diǎn)，此時(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．重力加速度為A．爆竹在最高點(diǎn)爆炸過程中，整體的動(dòng)量守恒B．質(zhì)量為m的一塊，其速度為2v－3v0C．質(zhì)量為m的一塊，在落地過程中重力沖量的大小為mgeq\r(\f(2h,g))，方向豎直向下D．質(zhì)量為2m的一塊，在落地過程中重力沖量的大小為2mgeq\r(\f(2h,g))，方向水平向東解析：爆竹在最高點(diǎn)爆炸過程中，整體水平方向上不受外力，水平方向上動(dòng)量守恒，故A錯(cuò)誤．規(guī)定向東為正方向，依據(jù)動(dòng)量守恒得，3mv0＝2mv＋mv′，解得質(zhì)量為m的一塊的速度v′＝3v0－2v，故B錯(cuò)誤．質(zhì)量為m的一塊爆炸后，做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\r(\f(2h,g))，則在落地過程中重力沖量的大小為mgeq\r(\f(2h,g))，方向豎直向下，故C正確．質(zhì)量為2m的一塊，在落地過程中重力沖量的大小為2mgeq\r(\f(2h,g))，方向豎直向下，故D錯(cuò)誤．故選C.答案：C12．課外科技小組制作一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運(yùn)動(dòng)．假如噴出的水流流量保持為2×10－4m3/s，噴出速度保持為對地10m/s.啟動(dòng)前火箭總質(zhì)量為1.4kg，則啟動(dòng)2s末火箭的速度可以達(dá)到多少？(已知火箭沿水平軌道運(yùn)動(dòng)且阻力不計(jì)，水的密度是1.0×103解析：“水火箭”噴出水流做反沖運(yùn)動(dòng)，設(shè)火箭原來的總質(zhì)量為M，噴出水流的流量為Q，水的密度為ρ，水流的噴出速度大小為v，火箭的反沖速度大小為v′，由動(dòng)量守恒定律得(M－ρQt)v′＝ρQtv，啟動(dòng)2s末火箭的速度為v′＝eq\f(ρQtv,M－ρQt)＝eq\f(1.0×103×2×10－4×2×10,1.4－1.0×103×2×10－4×2)m/s＝4m/s.答案：4m/s[C組學(xué)霸沖刺]13．從某高度自