2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
1.6反冲运动火箭
同步练习(解析版)
1.如图所示,一辆小车静止在光滑水平面上,A、B
两人分别站在车的两端。当两人同时相向运动时,下列判断正确的是( )
A.若两人的速率相同,则小车一定不动
B.若两人的动能相同,则小车一定不动
C.若两人的动量大小相等,则小车一定不动
D.若两人的质量相同,则小车一定不动
2.下列不属于反冲运动的是( )
A.喷气式飞机的运动
B.直升机的运动
C.火箭的运动
D.反击式水轮机的运动
3.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接。一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑,下列判断正确的是( )
A.在以后运动过程中,小球和槽组成的系统水平方向动量守恒
B.在下滑过程中,小球和槽之间的作用力对槽不做功
C.被弹簧反弹后,小球能回到槽上高h处
D.被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动
4.如图,质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员相对小船以速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船相对水面的速率为( )
A.
B.
C.
D.
5.浮吊船又称起重船,由可在水面上自由移动的浮船和船上的起重机组成,可以在港口内将极重的货物移至任何需要的地方。如图所示,某港口有一质量为
M=20t
的浮吊船,起重杆
OA
长
l=8m。该船从岸上吊起
m=2t
的重物,不计起重杆的质量和水的阻力,开始时起重杆
OA与竖直方向成
60°角,当转到杆与竖直成
30°角时,浮船沿水平方向的位移约为(
)
A.0.27m
B.0.31m
C.0.36m
D.0.63m
6.如图所示,质量为M的车静止在光滑水平面上,车右侧内壁固定有发射装置。车左侧内壁固定有沙袋。把质量为m的弹丸最终射入沙袋中,这一过程中车移动的距离是S,则小球初位置到沙袋的距离d为( )
A.
B.
C.
D.
7.在静水上浮着一只长为L=3m、质量为300kg的小船,船尾站着一质量60kg的人,开始时人和船都静止。若人匀速从船尾走到船头,不计水的阻力。则船将( )
A.后退0.5m
B.后退0.6m
C.后退0.75m
D.一直匀速后退
8.质量为M的火箭原来以速度大小在太空中飞行,现在突然向后喷出一股质量为m的气体,喷出气体相对火箭的速度的大小为u,则喷出后火箭的速率为(
)
A.
B.
C.
D.
9.如图所示,半径为R的光滑半圆形圆槽,静止在光滑水平面上。一金属球(可视为质点)被末端带有电磁铁的直杆吸附于圆槽左侧最高点处,直杆固定于天花板上.圆槽质量为金属球质量的3倍。现将电磁铁断电,小球沿圆槽自由下滑,在以后的运动过程中( )
A.金属球的最大速度为
B.金属球和圆槽组成的系统,动量和机械能均守恒
C.金属球不会回到直杆下方
D.圆槽的位移最大值是
10.如图所示,光滑水平面上有甲、乙两辆小车,用细线相连,中间有一个被压缩的轻弹簧(弹簧未与小车固定),小车处于静止状态。烧断细线后,由于弹力的作用两小车分别向左右运动。已知甲、乙两小车质量之比为m1∶m2=2∶1,下列说法正确的是( )
A.弹簧弹开后甲、乙两小车速度大小之比为1∶2
B.弹簧弹开后甲、乙两小车动量大小之比为1∶2
C.弹簧弹开过程中甲、乙两小车受到的冲量大小之比为1∶1
D.弹簧弹开过程中弹力对甲、乙两小车做功之比为1∶4
11.有关实际生活中的现象,下列说法正确的是( )
A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度
B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的冲量
C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减小反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害,汽车前部安装气囊是为了减小司乘人员动量的变化量
12.用如图所示实验能验证动量守恒定律,两块小木块A和B中间夹着一轻质弹簧,用细线捆在一起,放在光滑的水平台面上,将细线烧断,木块A、B被弹簧弹出,最后落在水平地面上落地点与平台边缘的水平距离分别为,,实验结果表明下列说法正确的是( )
A.木块A、B离开弹簧时的速度大小之比
B.木块A、B的质量之比
C.弹簧对木块A、B做功之比
D.木块A、B离开弹簧时的动能之比
13.向空中发射一物体,不计空气阻力,当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两部分,若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向,则( )
A.a、b一定同时到达水平地面
B.b的速度方向一定与原速度方向相反
C.在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等
D.从炸裂到落地的这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大
14.如图,一艘小船原来静止在平静的水面上,现前舱有水需要用抽水机抽往后舱,假设不计水面对船舱的阻力,则在抽水过程中关于船舱的运动下列说法中正确的是( )
A.若前后舱是分开的,则前舱将向前运动
B.若前后舱是分开的,则前舱将向后运动
C.若前后舱不分开,则船将向前运动
D.若前后舱不分开,则船将会一直静止在水面上
15.长为L质量为M的木板车停在光滑的水平面上,质量为m的人站立在木板车的左端,当人从左端走到右端的过程中,下列说法正确的是( )
A.人相对平板车位移为L
B.人相对地面位移为L
C.车处于静止状态
D.车相对地面位移为
16.静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为,;两者之间有一被压缩的微型弹簧,如图所示。某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为。A、B与地面之间的动摩擦因数均为。重力加速度取。
(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?还需要多久另一个物体也能停止?
(3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少?
17.如图所示,长为l,质量为m的小船停在静水中,一个质量为m′的人站在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,小船对地的位移是多少?
18.如图所示,质量为m,半径为r的小球,放在内半径为R,质量M=3m的大空心球内,大球开始静止在光滑水平面上,求当小球由图中位置无初速度释放沿内壁滚到最低点时,大球移动的距离。
参考答案
1.C
【详解】
小车及人A、B组成的系统满足动量守恒,且总动量为零,由动量守恒定律
,只有当两人的动量大小相等方向相反时,小车才一定不动,C正确,ABD错误。
故选C。
2.B
【详解】
反冲现象是一个物体分裂成两部分,两部分朝相反的方向运动,故直升机不是反冲现象,其他均属于反冲现象,故选B。
3.D
【详解】
A.当小球与弹簧接触后,小球与槽组成的系统在水平方向所受合外力不为零,系统在水平方向动量不守恒,故A错误;
B.小球在下滑过程中,槽要向左运动,小球和槽之间的相互作用力与槽的速度不垂直,所以对槽要做功,故B错误;
C.小球与槽组成的系统水平方向动量守恒,球与槽的质量相等,小球沿槽下滑,球与槽分离后,小球与槽的速度大小相等,小球被反弹后球与槽的速度相等,小球不能滑到槽上,不能达到高度h处,故C错误;
D.小球脱离弧形槽后,槽向后做匀速运动,而小球反弹后也会做匀速运动,故D正确。
故选D。
4.C
【详解】
设救生员跃出后小船相对水面的速率为v’,以向右为正方向,根据动量守恒定律,有
解得
故选C。
5.A
【详解】
浮吊与重物组成的系统水平方向不受外力,动量守恒且初总动量为零,为一人船模型,以水平向左为正方向,设某时刻t重物与浮吊的速度分别是、则
因为重物与浮吊运动的时间相等,则
解得
故选A。
【点睛】
解答本题的关键是把浮吊与重物组成的系统看作人船模型。
6.A
【详解】
在发射弹丸到弹丸落到沙袋运动中,弹丸和车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律,则有
mv弹?Mv车=0
可得
解得
A正确,BCD错误。
故选A。
7.A
【详解】
ABC.船和人组成的系统,在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向后退,以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
人匀速从船尾走到船头,设船后退的位移大小为x,则人相对于岸的位移大小为L-x,则有
代入数据解得x=0.5m,船向后退了0.5m,故A正确,BC错误;
D.人与船组成的系统动量守恒,系统初动量为零,人停止运动时人的动量为零,由动量守恒定律可知,船的动量也为零,船停止运动,故船先加速再匀速,最后静止,故D错误。
故选A。
8.A
【详解】
以火箭和喷出的气体为研究对象,以火箭飞行的方向为正方向,由动量守恒定律得
解得
故选A。
9.AD
【详解】
B.金属球和圆槽组成的系统,水平方向动量守恒,而竖直方向动量不守恒;由于只有重力做功,则系统的机械能守恒,选项B错误;
A.小球从释放到圆槽底部的过程,动量守恒,规定向右为正方向,有
mv1=3mv2
机械能守恒
代入数据联立解得
选项A正确;
C.由能量关系合动量守恒关系可知,当金属球回到左侧最高点时系统的速度为零,此时总机械能不变,即球仍能上升到原来的位置,选项C错误;
D.设圆槽的最大位移为x,则
解得
选项D正确。
故选AD。
10.AC
【详解】
AB.甲、乙两车组成的系统动量守恒,系统初动量为零,由动量守恒定律可知,弹簧弹开后系统总动量仍为零,即两车动量大小相等、方向相反,动量大小之比为
解得速度大小之比为
故A正确,B错误;
C.弹簧弹开过程中两车受到的合力大小相等、方向相反、力的作用时间相等,小车受到的冲量I=Ft大小相等,冲量大小之比为1∶1,故C正确;
D.由动能定理可知,弹力对小车做功
故做功之比为
故D错误。
故选AC。
11.AC
【详解】
A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度,
A正确;
B.体操运动员在着地时屈腿可以延长着地时间,从而可以减小地面对运动员的作用力,B错误;
C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是可以防止枪身快速后退而造成伤害,故是为了减少反冲的影响,C正确;
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,而司乘人员动量的变化量是不变的,由
可知,延长碰撞的时间,减小作用力,D错误。
故选AC。
12.AD
【详解】
A.两个木块被弹出离开桌面后做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,因为下落的高度相等,所以运动的时间相等,水平方向上根据公式
x=v0t
及lA=1m,lB=2m得
vA:vB=lA:lB=1:2
故A正确;
B.弹簧弹开两个物体的过程,对两个木块组成的系统,取向左为正方向,根据动量守恒定律得
mAvA-mBvB=0
解得
mA:mB=vB:vA=2:1
故B错误;
CD.由
mA:mB=vB:vA=2:1
根据动能的表达式
可得
EkA:EkB=1:2
根据动能定理,弹簧对木块A、B做功之比
WA:WB=EkA:EkB=1:2
故D正确,C错误。
故选AD。
13.AC
【详解】
A.a、b都做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,由于高度相同,由
得知a、b飞行时间一定相同,一定同时到达水平地面,故A正确;
B.在炸裂过程中,由于重力远小于内力,系统的动量守恒。炸裂前物体的速度沿水平方向,炸裂后a的速度沿原来的水平方向,根据动量守恒定律判断可知:b的速度一定沿水平方向,但不一定与原速度方向相反,取决于a的动量与物体原来动量的大小关系,故B错误;
C.根据牛顿第三定律可知,在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等,故C正确;
D.a、b都做平抛运动,高度相同,飞行时间相同,由于初速度大小关系无法判断,所以a飞行的水平距离不一定比b的大,故D错误。
故选AC。
14.AC
【详解】
AB.若前后舱是分开的,不计水的阻力,则系统在水平方向动量守恒,系统总动量保持为零,用一水泵把前舱的水抽往后舱,水的速度向后,水的动量向后,则前舱向前运动;故A正确,B错误。
CD.不计水的阻力,则系统动量守恒,系统总动量为零,若前后舱不分开,用水泵把前舱的水抽往后舱,则水的重心后移,故船将向前运动(等效于人船模型);故C正确D错误。
故选AC。
15.AD
【详解】
设人相对地面的位移为x1,车相对地面的位移为x2,由动量守恒定律得
解得
AD正确,BC错误。
故选AD。
16.(1)
4m/s,1m/s;(2)
B先停止运动,1m,1.5s;(3)4.25m
【详解】
(1)由题意可知,两小物块在弹簧被释放时满足动量守恒定律,规定向右为正方向,则
且
联立可得
,
所以弹簧释放后瞬间A、B速度的大小分别为4m/s和1m/s。
(2)由题意可知,两小球在弹簧释放后将做匀减速直线运动,加速度相同,其大小为
由匀变速直线运动的速度公式可得
物块A停下来需要的时间为
物块B停下来需要的时间为
所以可知,物块B先停止运动。物块B从弹簧释放到停下所运动的位移为
在这段时间内,物块A运动的位移为
则此时两物块相距的距离为
物块A想停下还需要的时间为
(3)物块A从弹簧释放到停下所运动的位移为
则A和B都停止后,A与B之间的距离是
17.
【详解】
人和小船组成的系统在水平方向不受外力,动量守恒。假设某一时刻小船和人对地的速度分别为v1、v2,由于原来处于静止状态,因此
0=mv1-m′v2
即
m′v2=mv1
由于相对运动过程中的任意时刻,人和小船的速度都满足上述关系,故他们在这一过程中平均速率也满足这一关系,即m′2=m1,等式两边同乘运动的时间t,得
m′2t=m1t
即
m′x2=mx1
又因x1+x2=l,因此有
x1=
18.
【详解】
由于水平面光滑,系统水平方向上动量守恒,设同一时刻小球的水平速度大小为v1,大球的水平速度大小为v2,由水平方向动量守恒有:
mv1=Mv2
所以
若小球到达最低点时,小球的水平位移为x1,大球的水平位移为x2,则
由题意:
x1+x2=R-r
解得