2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊人教版物理 第一章 動量守恒定律 第6節(jié) 反沖現(xiàn)象 火箭

第一章動量守恒定律6反沖現(xiàn)象火箭基礎過關練題組一對反沖現(xiàn)象的理解1.(2023湖北黃梅國際育才高級中學期中)物理是源自生活的科學,只要細心觀察,生活中處處皆是物理。下列關于生活中的情景說法正確的是()A.在沒有空氣的宇宙空間,火箭無法利用反沖進行加速B.當靜止的章魚向前噴水時,利用反沖可使身體向后運動C.在船頭和碼頭安裝舊輪胎是為了延長作用時間,以減小碼頭對船的沖量D.體操運動員在落地時總要屈腿是為了減小動量的變化量,使運動員避免受傷2.如圖,一艘小船原來靜止在平靜的水面上,現(xiàn)前艙有水需要用抽水機抽往后艙,不計水面對船艙的阻力,則在抽水過程中,關于船艙的運動,以下說法正確的是()A.若前后艙是分開的,則前艙將向前運動B.若前后艙是分開的,則前艙將向后運動C.若前后艙不分開(不相通),則船將向前運動D.若前后艙不分開(不相通),則船將會一直靜止在水面上3.(2023湖南郴州一模)在一次課外活動中,老師和同學們來到學校操場,舉行水火箭發(fā)射比賽,如圖所示是水火箭升空瞬間的照片。這一有趣的比賽活動引起了同學們對有關物理學知識的討論,下列說法正確的是()A.水火箭上升過程中加速度一直等于重力加速度B.水火箭上升過程中處于超重狀態(tài),下落過程中處于失重狀態(tài)C.水火箭利用反沖原理,噴出液體對空氣作用力的反作用力使水火箭獲得前進的動力D.水火箭利用反沖原理,噴出液體使水火箭獲得反作用力作為前進的動力4.圖為一空間探測器的示意圖,P1、P2、P3、P4是四臺噴氣式發(fā)動機,P1、P3的連線與空間一固定坐標系的x軸平行,P2、P4的連線與y軸平行。每臺發(fā)動機開動時,都能向探測器提供推力,但不會使探測器轉動。開始時,探測器以恒定的速率v0向+x方向平動。要使探測器改為向+x偏-y60°的方向以原來的速率v0平動,則可()A.先開動P1適當時間,再開動P4適當時間B.先開動P3適當時間,再開動P2適當時間C.開動P4適當時間D.先開動P3適當時間,再開動P4適當時間5.(2022江西南昌八一中學期末)一只質量為2.8kg的章魚吸入0.2kg的水,靜止在水中,遇到危險時,它在極短的時間內把吸入的水向后完全噴出,以2.5m/s的速度向前逃竄。求該章魚噴出的水的速度大小。題組二爆炸問題6.(2023江蘇蘇州實驗中學月考)一顆煙花彈從水平地面以一定的速度豎直上升,速度為零的瞬間爆炸分成a、b兩部分,其中a部分質量是b部分質量的2倍,a部分水平飛出。不計空氣阻力和火藥的質量,a、b兩部分落地時水平方向的動量大小分別為pa、pb,a、b兩部分做平拋運動過程中動量的變化量大小分別為Δpa、Δpb,則()A.pa=pb,2Δpa=ΔpbB.pa=pb,Δpa=2ΔpbC.pa>pb,Δpa=2ΔpbD.pa<pb,2Δpa=Δpb7.(2022廣東梅州田家炳實驗中學段考)一枚在空中飛行的導彈,質量為M,在某點速度為v,方向水平。導彈在該點突然炸成兩塊,如圖所示,其中質量為m的一塊沿著與v相反的方向飛去,速率為v1。爆炸過程的相互作用時間為Δt,忽略該過程中的重力和空氣阻力,求:(1)爆炸后另一塊的速率v2;(2)爆炸過程中另一塊對質量為m的一塊的平均作用力大小。8.(2023河北石家莊月考)國慶期間,河北正定古城舉辦電子煙花秀祝福祖國。假設質量為m=0.6kg的煙花彈在地面上以v0=30m/s的速度豎直向上射出,當煙花彈上升至最高點時炸成質量m1=0.2kg、m2=0.4kg的A、B兩塊,其中A塊豎直向上運動。已知重力加速度g=10m/s2,不計空氣阻力,爆炸釋放的能量E=100J,且有60%轉化為A、B兩塊的動能。計算結果可以帶根號。求:(1)A塊上升的最大高度;(2)爆炸后開始計時,t=2s時A、B兩塊的距離。9.(2023重慶巴蜀中學月考)一發(fā)炮彈從地面以與水平面夾角為60°的速度射向天空,在最高點爆炸分為質量為m和2m的兩部分,其中質量為m的部分做自由落體運動,經時間t落到地面。不計空氣阻力和火藥的質量,重力加速度為g,求:(1)炮彈爆炸前在最高點的速度大小;(2)炮彈爆炸釋放的化學能。(設釋放的化學能全部轉化為機械能)

能力提升練題組一反沖、爆炸規(guī)律的應用1.(2023河北承德月考)某人從岸上以相對岸大小為v0的水平速度跳到一條靜止的小船上,使小船以速度v1開始運動;如果此人從這條靜止的小船上以相對岸同樣大小的水平速度跳離小船,小船的速度大小為v2,則下列判斷正確的是()A.v1>v2B.v1<v2C.v1=v2D.條件不足,無法判斷2.(2022江蘇蘇州第十中學月考)如圖所示,裝有炮彈的火炮總質量為m1,炮彈的質量為m2,炮彈射出炮口時對地的速率為v0,若炮管與水平地面的夾角為θ,忽略火炮后退對彈道的影響,則火炮后退的速度大小為(假設水平地面光滑)()A.m2m1vC.m2v3.(2023江蘇蘇州黃埭中學月考)如圖所示,一質量為m的炮彈運動到水平地面O點的正上方時,速度沿水平方向,距離地面高度為h,炮彈動能為E。此時炮彈發(fā)生爆炸,炸為質量相等的兩部分,兩部分炮彈的動能之和為2E,速度方向和炮彈爆炸前的速度方向在同一直線上,爆炸時間極短。重力加速度為g,不計空氣阻力和火藥的質量。下列說法正確的是()A.在爆炸的整個過程中,炮彈的機械能守恒B.爆炸后炮彈的兩部分不能同時落地C.炮彈的兩部分都落在O點的前方D.炮彈的兩部分落地點之間的距離為4E?題組二人船模型4.(2023遼寧營口期末)如圖所示,帶有四分之一光滑圓弧軌道的滑塊P靜止在光滑水平地面上,其末端與水平地面相切。一小滑塊Q從光滑圓弧軌道的最高點由靜止釋放,已知滑塊P和滑塊Q的質量均為m,圓弧軌道的半徑為R,重力加速度大小為g,求:(1)滑塊Q剛離開P時,滑塊P的位移大小;(2)滑塊Q滑到水平地面上時的速度大小;(3)滑塊Q在圓弧軌道上下滑的過程中,P對Q的支持力做的功。

答案與分層梯度式解析第一章動量守恒定律6反沖現(xiàn)象火箭基礎過關練1.B2.AC3.D4.A6.B1.B火箭的加速利用了反沖原理,靠噴出氣流的反作用力進行加速,沒有空氣也可以,A錯誤;靜止的章魚向前噴水時,利用反沖可以使身體向后運動,B正確;在船頭和碼頭安裝舊輪胎是為了延長作用時間,以減小碼頭對船的作用力,C錯誤;體操運動員在落地時屈腿能延長與地面的作用時間t,由動量定理Ft=Δp可知,可以減小地面對運動員的沖擊力,使運動員避免受傷,D錯誤。故選B。2.AC若前后艙是分開的,不計水的阻力,則系統(tǒng)在水平方向動量守恒,系統(tǒng)總動量保持為零,用抽水機把前艙的水抽往后艙,水的速度向后,水的動量向后,則前艙向前運動,故A正確,B錯誤;若前后艙不分開,用抽水機把前艙的水抽往后艙,則水的重心后移,故船將向前運動(等效于人船模型),故C正確,D錯誤。故選A、C。3.D水火箭加速上升過程中加速度向上,加速度大小可能在變化,液體噴射完后向上做減速運動,但還受空氣阻力作用,加速度不等于重力加速度,到最高點時空氣阻力為零,加速度才等于重力加速度,A錯誤;水火箭加速上升過程中處于超重狀態(tài),減速上升和下落過程中處于失重狀態(tài),B錯誤;水火箭利用反沖原理,噴出液體使水火箭獲得反作用力(克服重力)作為前進的動力,C錯誤,D正確。故選D。4.A先開動P1適當時間,探測器受到的推力沿-x方向,探測器沿+x方向減速運動,再開動P4適當時間,又產生沿-y方向的推力,探測器的合速度可以沿+x偏-y60°的方向,并以原來的速率v0平動,A正確。先開動P3適當時間,探測器受到的推力沿+x方向,將沿+x方向加速運動,速率大于v0,再開動P2適當時間,又產生沿+y方向的推力,探測器的合速度大于v0,B錯誤。開動P4適當時間,探測器受到的推力沿-y方向,將獲得沿-y方向的速度,沿+x方向的速率不變,合速度大于v0,C錯誤。先開動P3適當時間,探測器受到的推力沿+x方向,將沿+x方向加速運動,速率大于v0,再開動P4適當時間,探測器受到的推力沿-y方向,將獲得沿-y方向的速度,合速度大于v0,D錯誤。導師點睛物體在兩個不同方向上的運動是相互獨立、互不影響的,兩個分運動同時進行或者先后進行效果是一樣的。5.答案35m/s解析根據動量守恒定律,有m1v1=m2v2解得v2=m代入數(shù)據得v2=2.8×2.50.26.B解題關鍵做平拋運動的物體,在水平方向做勻速直線運動,水平方向的動量大小不變,在豎直方向做自由落體運動,動量的變化量等于重力的沖量。煙花彈上升到最高點時速度為0,煙花彈爆炸,由動量守恒定律可知mava+mbvb=0,煙花彈爆炸后,a、b兩部分均沿水平方向飛出,做平拋運動,水平方向的分運動為勻速直線運動,水平方向的動量保持不變,pa=pb,C、D錯誤;豎直方向的分運動為自由落體運動,根據h=12gt2可知,a、b兩部分下落的時間相等,運動過程中只受重力,由動量定理可得Gt=Δp,設b部分質量為m,則a部分質量為2m,則有Δpa=2mgt,Δpb=mgt,即Δpa=2Δpb,A錯誤,B正確,7.答案(1)Mv+mv1M解析(1)爆炸過程系統(tǒng)動量守恒,有Mv=(M-m)v2-mv1解得v2=Mv(2)對質量為m的一塊進行分析,以與原速度相反的方向(向左)為正方向,由動量定理可得FΔt=mv1-m(-v)解得F=m8.答案(1)65m(2)60m解析(1)煙花彈上升至最高點時速度為零,煙花彈爆炸,內力遠大于外力,動量守恒,A、B兩塊的動量等大反向,則m1v1=m2v2根據能量守恒有E·60%=12m1v12+1解得A、B兩塊獲得的速度大小分別為v1=20m/s,v2=10m/sA塊上升的高度為hA=v1此前煙花彈上升的高度為h=v0A塊上升的最大高度為hm=hA+h=65m(2)以豎直向下為正方向,煙花彈爆炸后2s時A、B兩塊運動的位移分別為xA=-v1t+12gt2=-20m,xB=v2t+12gtA、B兩塊的距離為x=xB-xA=60m。9.答案(1)3gt3(2)14mg模型構建炮彈做斜拋運動,如圖所示,在最高點爆炸,動量守恒。解析(1)設炮彈在地面的初速度為v,炮彈做斜拋運動,設豎直方向向上運動的最大高度為h,則有0-vy2=-2gh,其中vy=vsin60°,h=12聯(lián)立可得v=2炮彈爆炸前在最高點的速度為vx=vcos60°=3(2)質量為m的部分做自由落體運動,說明爆炸后其瞬時速度為零。設爆炸后質量為2m的部分瞬時速度為v2,爆炸過程滿足動量守恒,則有3mvx=2mv2+0解得v2=3根據能量守恒可得炮彈爆炸釋放的化學能為ΔE化=12×2mv22-12×3mvx2能力提升練1.B設人的質量為m,船的質量為M。人從岸上跳到船上的過程,取人的初速度的方向為正方向,根據動量守恒定律得mv0=(m+M)v1,解得v1=mv0m+M;人從船上跳離的過程,取船速度方向為正方向,由動量守恒定律得0=Mv2-mv0,解得v2=mv0M,2.C由于炮彈的重力作用,火炮發(fā)射炮彈的過程只有水平方向動量守恒,以向右為正方向,根據動量守恒定律有m2v0cosθ-(m1-m2)v=0,解得v=m2v3.D在爆炸的整個過程中,炮彈的機械能增加了,A錯誤;爆炸后炮彈的兩部分在豎直方向均做自由落體運動,能同時落地,下落時間均為2?g,B錯誤;水平方向動量守恒,有mv0=12mv1+12mv2,根據題意可知12mv02=E,12×12mv12+12×12mv22=2E,聯(lián)立解得v1=0,v2=22Em,炮彈的一部分落在O點,另一部分落在O點的前方,C錯誤;炮彈的兩部分落地點之間的距離Δx4.答案(1)R2(2)gR(3