2022年高中物理 16.5反沖運動 火箭課后習題 新人教版選修3-5

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1、2022年高中物理 16.5反沖運動 火箭課后習題 新人教版選修3-5 1.下列屬于反沖運動的是(　　) A.噴氣式飛機的運動 B.直升機的運動 C.火箭的運動 D.反擊式水輪機的轉(zhuǎn)動 解析:直升機是靠空氣的推力上升的,而噴氣式飛機、火箭、反擊式水輪機都是靠自身一部分分離時的反沖向相反方向運動的。 答案:ACD 2.在勻速行駛的船上,當船上的人相對于船豎直向上拋出一個物體時,船的速度將(水的阻力不變)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.變大 B.變小 C.不變 D.無法判定 解析:拋出去的物體與在船上相比,水平方向的速度不變,動量不變,所以與之相互作用的船的

2、水平動量不變,即速度不變。或根據(jù)水平方向動量守恒:Mv0=mv0+(M-m)v,得v=v0。 答案:C 3. 一裝有柴油的船靜止于水平面上,船前艙進水,堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙,如圖所示,不計水的阻力,船的運行情況是(　　) A.向前運動 B.向后運動 C.靜止 D.無法判斷 解析:可將此題的情景視為“人船模型”,油往后艙抽,相當于“人船模型”中的人從船頭走向船尾,船將向前運動,故選項A正確。 答案:A 4. 如圖,一光滑地面上有一質(zhì)量為M的足夠長的木板ab,一質(zhì)量為m的人站在木板的a端,關于人由靜止開始運動到木板的b端(M、N表示地面上原a、b對應的點),下

3、列圖示正確的是(　　) 解析:根據(jù)動量守恒定律,M、m系統(tǒng)動量守恒,對于題中的“人船模型”,各自對地的位移為sM、sm,且有MsM=msm,sM+sm=L板長(有時也稱為平均動量守恒),以M點為參考,人向右運動,船向左運動,D圖是正確的。 答案:D 5.一個靜止的質(zhì)量為M的不穩(wěn)定原子核,當它放射出質(zhì)量為m、速度為v的粒子后,原子核剩余部分的速度為(　　) A.-v B. C. D. 解析:原來靜止的原子核,當其中部分以速度v運動,剩余部分將向反方向運動,即做反沖運動。由反沖原理得0=mv+(M-m)v',v'=。 答案:B 6.A、B兩船的質(zhì)量均為m,都靜止在平靜的湖面上,

4、現(xiàn)A船中質(zhì)量為m的人,以對地的水平速度v從A船跳到B船,再從B船跳到A船……經(jīng)n次跳躍后,人停在B船上,不計水的阻力,則(　　) A.A、B兩船速度大小之比為2∶3 B.A、B兩船(包括人)動量大小之比為1∶1 C.A、B兩船(包括人)的動能之比為3∶2 D.A、B兩船(包括人)的動能之比為1∶1 解析:人和兩船組成的系統(tǒng)動量守恒,兩船原來靜止,總動量為0,則經(jīng)過n次跳躍后,A、B兩船(包括人)的動量大小相等,選項B正確;設經(jīng)過n次跳躍后,A船速度為vA,B船速度為vB,則0=mvA-(m+)vB,得,選項A錯誤;A船最后獲得的動能為EkA=,B船最后獲得的動能為 EkB=+m)+

5、m)(vA)2 =)=EkA, 所以,選項C正確,D錯誤。 答案:BC 7.人坐在船上,船靜止在水面上,水平向東拋出一個質(zhì)量為m的物體后,人、船向西運動。已知拋出的物體的動能為E0,則人、船的動能為(人、船和物體的總質(zhì)量為m')(　　) A.E0 B.E0 C.E0 D.E0 解析:由動量守恒定律有(m'-m)v=mv0=p,又Ek=,E0=,可得Ek=E0,選項C正確。 答案:C 8.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)面各裝有一個閥門,分別為S1、S2、S3、S4(圖中未畫出),要使小車向前運動,可采用的方法是(　　) A.打開閥門S

6、1 B.打開閥門S2 C.打開閥門S3 D.打開閥門S4 解析:根據(jù)水和車組成的系統(tǒng)動量守恒,原來系統(tǒng)動量為零,由0=m水v水+m車v車知,車的運動方向與水的運動方向相反,故水應向后噴出,選項B正確。 答案:B 9.某步槍的質(zhì)量是4.1 kg,子彈的質(zhì)量為9.6 g,子彈從槍口飛出時速度為855 m/s,則步槍的反沖速度為多大? 解析:設槍獲得的反沖速度為v,v和v0都以地面為參考系,并令v0的方向為正方向,則由動量守恒定律得 0=mv0+Mv, 解得v=-=-×855 m/s=-2 m/s。 負號表示與v0方向相反。 答案:2 m/s　方向與子彈速度方向相反 10.如圖所

7、示,質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平地面上,車上裝有半徑為R的半圓形光滑軌道,現(xiàn)將質(zhì)量為m的小球在軌道的邊緣由靜止釋放,當小球滑至半圓軌道的最低位置時,小車移動的距離為多少?小球的速度大小為多少? 解析:以車和小球為系統(tǒng)在水平方向總動量為零且守恒。當小球滑至最低處時車和小球相對位移是R,利用“人船模型”可得小車移動距離為R。設此時小車速度大小為v1,小球速度大小為v2,由動量守恒有Mv1=mv2,由能量守恒有mgR=,解得v2=。 答案:R　 B組 1.如圖所示,具有一定質(zhì)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),在小車處于靜止的情況

8、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.無法判斷 解析:小車與小球構成的系統(tǒng)水平方向上總動量守恒,剛釋放A球時,系統(tǒng)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:C 2.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(zhì)量為M,質(zhì)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,開始時小車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,忽略一切摩擦,以下說

9、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M∶m C.C與油泥粘在一起后,AB立即停止運動 D.C與油泥粘在一起后,AB繼續(xù)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(tǒng)動量守恒,C與B碰前,有mvC=MvAB,得vC∶vAB=M∶m,選項B正確;C與B碰撞過程動量守恒,有mvC-MvAB=(M+m)v,知v=0,故選項C正確,選項D錯誤。 答案:BC 3. 如圖所示,表示質(zhì)量為M的密閉汽缸置于光滑水平面上,缸內(nèi)有一隔板P,隔板右邊是真空,隔板

10、左邊是質(zhì)量為m的高壓氣體,若將隔板突然抽去,則汽缸的運動情況是(　　) A.保持靜止不動 B.向左移動一定距離后恢復靜止 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,當氣體充滿整個汽缸時,它們之間的作用結(jié)束,依動量守恒定律可知,開始時系統(tǒng)的總動量為零,結(jié)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:B 4.xx年12月,嫦娥三號成功發(fā)射,我國探月工程又向前邁出了一大步,這也大大激發(fā)了同學們鉆研科技的興趣。某校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動。假如噴出的水流流量保

11、持為2×10-4 m3/s,噴出速度保持水平且對地為10 m/s。啟動前火箭總質(zhì)量為1.4 kg,則啟動2 s末火箭的速度可以達到多少?已知火箭沿水平軌道運動,阻力不計,水的密度是103 kg/m3。 解析:“水火箭”噴出水流做反沖運動,設火箭原來總質(zhì)量為m,噴出水流的流量為Q,水的密度為ρ,水流的噴出速度為v,火箭的反沖速度為v',由動量守恒定律得(m-ρQt)v'=ρQtv 火箭啟動后2 s末的速度為 v'= m/s=4 m/s。 答案:4 m/s 5.兩質(zhì)量分別為m1和m2的劈A和B高度相同,放在光滑水平面上,A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示,一質(zhì)量為

12、m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h。物塊從靜止開始下滑,然后又滑上劈B。求物塊在B上能夠達到的最大高度。 解析:設物塊到達劈A的底端時,物塊和A的速度大小分別為v和v',由機械能守恒和動量守恒得 mgh=mv2+m1v'2① m1v'=mv② 設物塊在劈B上達到的最大高度為h',此時物塊和B的共同速度大小為v″,由機械能守恒和動量守恒得 mgh'+(m2+m)v″2=mv2③ mv=(m2+m)v″④ 聯(lián)立①②③④式得 h'=h。 答案:h 6.我國發(fā)射圍繞地球做圓周運動的載人飛船,宇航員進行了太空行走。 (1)若已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為

13、g。神舟七號載人飛船上的宇航員離開飛船后身上的速度計顯示其對地心的速度為v,求該宇航員距離地球表面的高度。 (2)已知宇航員及其設備的總質(zhì)量為M,宇航員通過向后噴出氧氣而獲得反沖力,每秒噴出的氧氣質(zhì)量為m。為了簡化問題,設噴射時對氣體做功的功率恒為P,在不長的時間t內(nèi)宇航員及其設備的質(zhì)量變化很小,可以忽略不計。求噴氣t秒后宇航員獲得的動能。 解析:(1)設地球質(zhì)量為M0,在地球表面,對于質(zhì)量為m的物體有mg=G 離開飛船后的宇航員繞地球做勻速圓周運動,有G=M 聯(lián)立解得r=,該宇航員距離地球表面的高度h=r-R=-R。 (2)因為噴射時對氣體做功的功率恒為P,而單位時間內(nèi)噴氣質(zhì)量為m,故在t時間內(nèi),據(jù)動能定理P×t=mt×v2可求得噴出氣體的速度為v= 另一方面探測器噴氣過程中系統(tǒng)動量守恒,則 0=mtv-Mu 又宇航員獲得的動能Ek=Mu2 聯(lián)立解得Ek=M()2=。 答案:(1)-R　(2)