2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律5反沖運(yùn)動火箭課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE4-反沖運(yùn)動火箭[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．(多選)下列屬于反沖運(yùn)動的是()A．噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動 B．直升機(jī)的運(yùn)動C．火箭的運(yùn)動 D．反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動解析：反沖現(xiàn)象是一個(gè)物體分裂成兩部分，兩部分朝相反的方向運(yùn)動，故直升機(jī)不是反沖現(xiàn)象．答案：ACD2．如圖所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由限制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分別．已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分別后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽視空氣阻力及分別前后系統(tǒng)質(zhì)量的改變，則分別后衛(wèi)星的速率v1為()A．v0－v2 B．v0＋v2C．v0－eq\f(m2,m1)v2 D．v0＋eq\f(m2,m1)(v0－v2)解析：忽視空氣阻力和分別前后系統(tǒng)質(zhì)量的改變，衛(wèi)星和箭體整體分別前后動量守恒，則有(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2，整理可得v1＝v0＋eq\f(m2,m1)(v0－v2)，故D項(xiàng)正確．答案：D3.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，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，故選項(xiàng)B正確，A、C、D均錯(cuò)誤．答案：B4．將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出．在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽視)()A．30kg·m/s B．5.7×102C．6.0×102kg·m/s D．6.3×解析：由于噴出過程中重力和空氣阻力可忽視，則模型火箭與燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動量守恒．燃?xì)鈬姵銮跋到y(tǒng)靜止，總動量為零，故噴出后瞬間火箭的動量與噴出燃?xì)獾膭恿康戎捣聪?，可得火箭的動量大小等于燃?xì)獾膭恿看笮?，則|p火|＝|p氣|＝m氣v氣＝0.05kg×600m/s＝30kg·m/s，A正確．答案：A5．靜止的試驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為M，當(dāng)它以對地速度v0噴出質(zhì)量為Δm的高溫氣體后．火箭的速度為()A.eq\f(Δmv0,M－Δm) B．－eq\f(Δmv0,M－Δm)C.eq\f(Δmv0,M) D．－eq\f(Δmv0,M)解析：此題屬于反沖運(yùn)動，遵循動量守恒定律，設(shè)火箭的對地速度為v，則有0＝(M－Δm)v＋Δmv0，所以v＝－eq\f(Δmv0,M－Δm)，故答案選B.答案：B6．一炮艇在湖面上勻速行駛，突然從艇頭和艇尾同時(shí)向前和向后放射一發(fā)炮彈，設(shè)兩炮彈的質(zhì)量相同，相對于地面的速率相同，牽引力、阻力均不變，則炮艇的動量和速度的改變是()A．動量不變，速度變大 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(gè)過程動量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動量為零，因此炮艇的動量不變，又因?yàn)榉派渑趶椇筚|(zhì)量減小，所以炮艇的速度增大．答案：A7.如圖所示，一艘小船靜止在安靜的水面上，船前艙有一抽水機(jī)，抽水機(jī)把前艙的水勻稱抽往后艙，不計(jì)水的阻力，在船的前艙與后艙分開、不分開的兩種狀況下，船的前艙運(yùn)動狀況分別是()A．不動；向前勻速運(yùn)動B．向前加速運(yùn)動；不運(yùn)動C．不動；向后勻速運(yùn)動D．向后勻速運(yùn)動；不動解析：分開時(shí)，前艙和抽出的水相互作用，靠反沖向前加速運(yùn)動．若不分開，前后艙和水是一個(gè)整體，則不動．答案：B8.某學(xué)習(xí)小組在探究反沖運(yùn)動時(shí)，將質(zhì)量為m1的一個(gè)小液化氣瓶固定在質(zhì)量為m2的小玩具船上，利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動力．現(xiàn)在整個(gè)裝置靜止放在安靜的水面上，已知打開瓶后向外噴射氣體的對地速度為v1，假如在Δt的時(shí)間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為Δm，忽視水的阻力，則噴射出質(zhì)量為Δm的氣體后，小船的速度是多少？解析：由動量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1＝0得：v船＝eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)答案：eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)[B組素養(yǎng)提升]9．穿著溜冰鞋的人靜止站在光滑的冰面上，沿水平方向舉槍射擊，每次射擊時(shí)子彈對地速度相等，設(shè)第一次射出子彈后，人相對于地后退的速度為v，下列說法正確的是()A．無論射出多少子彈，人后退的速度都為vB．射出n顆子彈后，人后退的速度為nvC．射出n顆子彈后，人后退的速度小于nvD．射出n顆子彈后，人后退的速度大于nv解析：設(shè)人、槍(包括子彈)的總質(zhì)量為M，每顆子彈質(zhì)量為m，子彈射出速度為v0，射出第1顆子彈，有0＝(M－m)v－mv0，設(shè)人射出n顆子彈后的速度為v′，則(M－nm)v′＝nmv0，可得v＝eq\f(mv0,M－m)，v′＝eq\f(nmv0,M－nm)，因M－m＞M－nm，所以v′＞nv，故選項(xiàng)D正確．答案：D10．人坐在船上，船靜止在水面上，人水平向東拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體后，人、船向西運(yùn)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.eq\f(m,m′)E0C.eq\f(m,m′－m)E0 D.eq\f(m′m,m′－m2)E0解析：設(shè)拋出的物體的速度大小為v0，人和船的速度大小為v，由動量守恒可得：mv0＝(m′－m)v，又E0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，可求得人、船的動能大小E＝eq\f(1,2)(m′－m)v2＝eq\f(m,m′－m)E0，故C正確．答案：C11.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(diǎn)，距貨廂水平距離為l＝4m，如圖所示，人的質(zhì)量為m，車連同貨廂的質(zhì)量為m0＝4m，貨廂高度為h＝1.25m，求：(1)人跳出后到落到地板期間車的反沖速度大小．(2)人落在車地板上并站定以后，車還運(yùn)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(tǒng)(人、車和貨廂)的動量守恒，設(shè)人的水平速度是v1，車的反沖速度是v2，取v1方向?yàn)檎?，則mv1－m0v2＝0，解得v2＝eq\f(1,4)v1人跳離貨廂后做平拋運(yùn)動，車以v2做勻速運(yùn)動，運(yùn)動時(shí)間為t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×1.25,10))s＝0.5s，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.由圖可知x1＋x2＝l即v1t＋v2t＝l，則v2＝eq\f(l,5t)＝eq\f(4,5×0.5)m/s＝1.6m/s.(2)人落到車上A點(diǎn)的過程，系統(tǒng)水平方向的動量守恒(水平方向系統(tǒng)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(shè)它們的共同速度為v，依據(jù)水平方向動量守恒得0＝(m0＋m)v，則v＝0.故人落到車上A點(diǎn)站定后車的速度為零．車的水平位移為x2＝v2t＝1.6×0.5m＝0.8m.答案：(1)1.6m/s(2)不運(yùn)動0.8m[C組學(xué)霸沖刺]12．如圖所示，一對雜技演員(都可視為質(zhì)點(diǎn))乘秋千從A點(diǎn)由靜止動身繞O點(diǎn)下擺，演員處于A點(diǎn)時(shí)秋千繩處于水平位置，當(dāng)擺到最低點(diǎn)B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己剛好能回到A點(diǎn)．求男演員落地點(diǎn)C與O點(diǎn)的水平距離x.(已知男演員的質(zhì)量m1和女演員的質(zhì)量m2的關(guān)系為eq\f(m1,m2)＝2，秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的繩長為R，C點(diǎn)比O點(diǎn)低5R，不計(jì)空氣阻力)解析：設(shè)分別前男女演員在秋千最低點(diǎn)B的速度為v0，由機(jī)械能守恒定律有(m1＋m2)gR＝eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,0)設(shè)剛分別時(shí)男演員速度的大小為v1，方向與v0相同，女演員速度的大小為v2，方向與v