第一章动量守恒定律第六节反冲现象火箭新学期同步练习基础过关2021_2022学年高二物理上学期(人教版2019选择性必修第一册)
练习
一、单选题,共10小题
1.某人站在静止于水面的船上,从某时刻开始,人从船头走向船尾,水的阻力不计,下列说法不正确的是( )
A.人匀速运动,船则匀速后退,两者的速度大小与它们的质量成反比
B.人走到船尾不再走动,船也停止不动
C.不管人如何走动,人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反,大小与它们的质量成反比
D.船的运动情况与人行走的情况无关
2.如图所示,水平地面上紧挨着的两个滑块P、Q之间有少量炸药(质量不计),爆炸后P、Q沿水平地面向左、右滑行的最大距离分别为0.8m、0.2m。已知P、Q与水平地面间的动摩擦因数相同,则P、Q的质量之比m1:m2为( )
A.1∶2
B.2∶1
C.4∶1
D.1∶4
3.如图所示,装有炮弹的火炮总质量为m1,炮弹的质量为m2,炮弹射出炮口时对地的速率为v0,若炮管与水平地面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为(设水平面光滑)( )
A.v0
B.
C.
D.
4.下列说法中错误的是( )
A.所有的通信卫星均能运动在赤道上空某一固定轨道上
B.不同国家发射通信卫星的地点不同,这些卫星轨道不一定在同一平面内
C.火箭能直冲云霄,利用的是反冲原理
D.实际发射卫星时都采用了多级火箭来进行持续加速,以达到发射卫星所需要的速度
5.如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为3m和m的A、B两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧弹簧与A、B不拴连,由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,下述说法正确的是( )
A.两滑块的动能之比为1:3
B.两滑块的动量大小之比3:1
C.两滑块的速度大小之比3:1
D.弹簧对两滑块做功之比1:1
6.如图所示,一个质量为m1=50
kg的人抓在一只大气球下方,气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20
kg,长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为h=7m。如果这个人开始沿绳向下滑,当他滑到绳下端时,他离地面高度是(可以把人看做质点)(
)
A.2m
B.
C.
D.5m
7.长为L的小船停在静水中,质量为m的人从静止开始从船头走到船尾。不计水的阻力,船对地面位移的大小为d,则小船的质量为( )
A.
B.
C.
D.
8.燃放爆竹是我国传统民俗。春节期间,某人斜向上抛出一个爆竹,到最高点时速度大小为,方向水平向东,并炸开成质量相等的三块碎片、、,其中碎片的速度方向水平向东,忽略空气阻力。炸开后的瞬间( )
A.若碎片速度为零,则碎片速度方向可能水平向西
B.若碎片速度方向水平向西,则碎片速度方向一定水平向南
C.若碎片速度方向水平向北,则碎片速度方向可能水平向西
D.若碎片、速度等大反向,则碎片速率为,方向水平向西
9.在某次军演时,一炮弹由地面斜向上发射,假设当炮弹刚好到最高点时爆炸,炸成两部分P、Q,其中P的质量大于Q。已知爆炸后P的运动方向与爆炸前的运动方向相同,假设爆炸后P、Q的速度方向均沿水平方向,忽略空气的阻力,则下列说法正确的是( )
A.爆炸后Q的运动方向一定与P的运动方向相同
B.爆炸后Q比P先落地
C.Q的落地点到爆炸点的水平距离大
D.爆炸前后P、Q动量的变化量大小相等
10.下列运动不属于反冲运动的有( )
A.乒乓球碰到墙壁后弹回
B.发射炮弹后炮身后退
C.喷气式飞机喷气飞行
D.火箭升空
二、多选题,共5小题
11.一只小船质量,静止在平静的湖面上,一个人质量,从小船的一端走到另一端,不计水的阻力,,下列说法正确的是( )
A.人在船上行走时,人对船的冲量比船对人的冲量小,所以人向前运动得快,船后退得慢
B.人向前走的速度大于船后退的速度
C.当人停止走动时,因船的惯性大,所以船将继续后退
D.当人停止走动时,因系统的总动量守恒,所以船也停止后退
12.有关实际中的现象,下列说法正确的是( )
A.体操运动员在着地时屈腿是为了增大地面对运动员的作用力
B.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
C.用枪射击时要用肩部抵住枪射是为了减少反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好
13.下列属于反冲运动的是( )
A.汽车运动
B.直升机运动
C.火箭的运动
D.反击式水轮机的运动
14.如图所示,甲、乙两车的质量均为5m,静置在光滑的水平面上,两车相距为L。乙车上站立着一个质量为m的人,他通过一条轻绳拉甲车,甲、乙两车最后相接触,以下说法正确的是( )
A.甲、乙两车运动中动量大小之比为6∶5
B.甲、乙两车运动中速度之比为5∶6
C.甲车移动的距离为
D.乙车移动的距离为
15.如图所示,足够长的传送带以速度逆时针转动,与水平面夹角为,下端与足够长的光滑水平桌面平滑连接,水平桌面距地面高度,滑块1、2用细线(未画出)拴在一起静止在水平桌面上,中间有一被压缩的轻质弹簧(弹簧在弹性限度内且1、2与弹簧不拴接)。剪断细线后弹簧恢复原长,滑块1离开桌面落到地面上距离点为的位置。已知滑块2与传送带之间的动摩擦因数,滑块1、2质量分别为、,滑块2在传送带上发生相对滑动时会在传送带上留下痕迹,重力加速度,,。下列说法正确的是( )
A.滑块1离开水平桌面时的速度大小为
B.弹簧处于压缩状态时储存的最大弹性势能为
C.滑块2在传送带上运动的时间为0.4
s
D.滑块2沿传送带上滑过程在传送带上留下的痕迹长度为0.8
m
三、填空题,共3小题
16.反冲现象的应用及防止
(1)应用:农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时,一边喷水一边______.
(2)防止:用枪射击时,由于枪身的______会影响射击的准确性,所以用枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。
17.火箭工作原理:喷气式飞机和火箭的飞行应用了______的原理,它们靠______的反冲作用而获得巨大的速度。
18.判断下列说法的正误.
(1)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果.(____)
(2)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析.(____)
(3)反冲运动的原理既适用于宏观物体,也适用于微观粒子.(____)
(4)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.(____)
四、解答题,共2小题
19.一枚在空中飞行的导弹,质量为M,在某点速度为v,方向水平。导弹在该点突然炸成两块,如图所示,其中质量为m的一块沿着与v相反的方向飞去,速率为v1.爆炸过程的相互作用时间为Δt,忽略该过程中的重力和空气阻力,求:
(1)爆炸后另一块的速率v2;
(2)爆炸过程中另一块对质量为m的一块的平均作用力大小。
20.如图所示,光滑水平面上静放着一个有光滑圆弧的凹槽,凹槽的半径为R=0.25m,质量为M=0.2kg,另有一质量为m=0.05kg的小球从凹槽的左侧最高点由静止释放,小球滑到最低点B。求:
(1)凹槽向左移动的最大距离;
(2)小球滑至凹槽的最低点B时小球和凹槽的速度;
(3)当小球滑至凹槽的最低点B时,小球对凹槽的压力
试卷第1页,共3页
参考答案
1.D
【详解】
A.人从船头走向船尾的过程中,人和船组成的系统动量守恒。设人的质量为m,速度为v。
船的质量为M,速度为v'
。以人行走的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
可知,人匀速行走,v不变,则v'不变,船匀速后退,且两者速度大小与它们的质量成反比。故A正确,与题意不符;
B.人走到船尾不再走动,设整体速度为v",由动量守恒定律得
0
=
(m+
M)v"
得
v"=0
即船停止不动。故B正确,与题意不符;
C.系统初始总动量为0,根据动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
则不管人如何走动,人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反,大小与它们的质量成反比。故C正确,与题意不符;
D.由上分析知,船的运动情况与人行走的情况有关,人动船动,人停船停。故D错误,与题意相符。
故选D。
2.A
【详解】
爆炸过程中,两滑块动量守恒,取水平向右为正,则
爆炸之后分别对两滑块动能定理可知:滑块P
滑块Q
联立代入已知数据解得
故选A。
3.C
【详解】
由于炮弹的重力作用,火炮发射炮弹的过程只有水平方向动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律可得
m2v0cosθ-(m1-m2)v=0
解得
C正确。
故选C。
4.B
【详解】
A.通信卫星即为同步卫星,运行轨道为位于地球赤道平面上空圆形轨道,轨道固定不变,故A正确;
B.不同国家发射通信卫星的地点不同,但通信卫星是同步卫星,轨道固定不变,所以这些卫星轨道一定在同一平面内,故B错误;
C.火箭能直冲云霄,利用的是反冲原理,故C正确;
D.世界上各个个国家,实际发射卫星时都采用了多级火箭来进行持续加速,以达到发射卫星所需要的速度,故D正确。
本题由于选择错误的,故选B。
5.A
【详解】
BC.两滑块组成的系统动量守恒,以向右为正方向,则有
所以
设两滑块速度分别为、,则有
所以
故B、C错误;
AD.两滑块的动能之比为
由动能定理可得
故A正确、D错误。
故选A。
6.D
【详解】
设人的速度平均v1,气球的平均速度v2,根据人和气球动量守恒得
则
设气球上升高度
,离地面高度是
离地面高度是
故选D。
7.B
【详解】
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,设船的质量为M,人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
人从船头到船尾,船对地面位移的大小为d,则人相对于地面的位移为,则有
解得
故选B。
8.A
【详解】
A.若碎片速度为零,则根据水平方向动量守恒有
解得
当时,碎片速度方向向西。A正确;
B.若碎片速度方向水平向西,则根据水平方向动量守恒有
解得
方向可能向东、向西或为零。B错误;
C.若碎片速度方向水平向北,则根据水平方向动量守恒有
则碎片速度方向一定水平向南。C错误;
D.若碎片、速度等大反向,则根据水平方向动量守恒有
,
解得
方向向东。D错误。
故选A。
9.D
【详解】
A.在爆炸过程中,由于重力远小于内力,系统的动量守恒。爆炸前炮弹在最高点的速度沿水平方向,爆炸后P的运动方向与爆炸前的运动方向相同,根据动量守恒定律判断出Q的速度一定沿水平方问,但爆炸后的运动方向取决于P的动量与爆炸前炮弹的动量的大小关系,因此Q的运动方向不一定与爆炸前的运动方向相同,故A错误;
D.在爆炸过程中,P、Q受到爆炸力大小相等,作用时间相同,则爆炸力的冲量大小一定相等,由动量定理可知,在炸裂过程中P,Q动量的改变量大小相等、方向相反,D正确;
B.爆炸后P、Q均做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,由于高度相同,飞行时间一定相同,所以P、Q一定同时落地,B错误;
C.山于爆炸后两部分速度的大小关系无法判断,因此落地点到爆炸点的水平距离无法确定,C错误。
故选D。
10.A
【详解】
A.乒乓球碰到墙壁上弹回是因为受到了墙壁的作用力,不是反冲;A正确;
BCD.系统在内力作用下,当一部分向某一方向的动量发生变化时,剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象,所以,发射炮弹后炮身后退,是反冲现象;喷气式飞机是利用飞机与气体间的相互作用,而促进飞机前进的,故属于反冲运动;火箭升空是利用反冲原理,是反冲现象,BCD错误。
故选A。
11.BD
【详解】
AB.人在船上行走时,人对船的作用力与船对人的作用力是相互作用力,故人对船的冲量与船对人的冲量等大、反向,由动量守恒定律可得
可知,人向前走的速度v2大于船后退的速度v1,A错误,B正确;
CD.人和船的总动量为零,当人停止走动时,因系统的总动量守恒,所以船也停止后退,C错误,D正确。
故选BD。
12.BC
【详解】
A.体操运动员在落地的过程中,动量变化一定。由动量定理可知,运动员受到的冲量I一定;由I=Ft可知,体操运动员在着地时屈腿是延长时间t,可以减小运动员所受到的平均冲力F,故A错误;
B.根据反冲运动的特点与应用可知,火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度,故B正确;
C.用枪射击时子弹给枪身一个反作用力,会使枪身后退,影响射击的准确度,所以为了减少反冲的影响,用枪射击时要用肩部抵住枪身,故C正确;
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,就要延长碰撞的时间,由I=Ft可知位于车体前部的发动机舱不能太坚固,故D错误;
故选BC。
13.CD
【详解】
反冲现象是一个物体或一个整体分裂成两部分,两部分朝相反的方向运动的现象。
A.汽车是利用燃烧燃料获得向前的牵引力从而使汽车前进的,不属于反冲,故A错误;
B.直升机是利用的空气的浮力而使飞机上升的,不属于反冲,B错误;
C.火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力,利用了反冲运动,C正确;
D.反击式水轮机是利用了水的反冲作用而获得动力,属于反冲运动,D正确。
故选CD。
14.AC
【详解】
AB.甲、乙和两车组成的系统合外力为零,系统的动量守恒,取向右为正方向,有
则甲、乙两车运动中速度之比为
而甲、乙两车运动中动量大小之比为
故A正确,B错误;
CD.设甲车和乙车移动的位移为和,则有
,
又有
联立解得
,
故C正确,D错误;
故选AC。
15.BC
【详解】
A.滑块1离开水平桌面后做平抛运动,根据平抛运动规律有
解得
选项A错误;
B.从剪断细线到弹簧恢复原长过程,对滑块1、2及弹簧组成的系统有
解得
选项B正确;
D.滑块2滑上传送带后,先沿传送带向上做匀减速运动,从滑上传送带至速度减为零过程,由牛顿第二定律有
又
解得
则此阶段滑块2在传送带上运动的位移大小为
传送带运动的位移大小为
所以滑块2在传送带上留下的痕迹长度为
选项D错误;
C.滑块2速度减为零后开始向下做匀加速运动,至速度达到前,加速度大小仍为,若滑块2速度能够达到,则其运动的位移大小
所以滑块2在下滑过程中速度未达到就已经到达点,则有
解得
故滑块2在传送带上运动的时间为
选项C正确。
故选BC。
16.旋转
反冲
【详解】
略
17.反冲
喷出气流
【详解】
略
18.正确
错误
正确
正确
【详解】
略
19.(1);(2)
【详解】
(1)爆炸过程满足动量守恒
解得
(2)对质量为m的一块用动量定理(向左为正)
解得
(也可以对另一块分析)
20.(1)0.05m;(2)2m/s,0.5m/s;(3)1.75N
【详解】
解:(1)当小球滚到最右端时,凹槽向左移动的距离最大,设此过程中小球水平位移的大小为s1,凹槽水平位移的大小为s2,在这一过程中,由系统水平方向总动量守恒得(取水平向左为正方向)
又
s1+s2=R
由此可得
(2)当小球滚至凹槽的最低时,小球和凹槽的速度大小分别为v1和v2.据水平方向动量守恒
mv1=Mv2
另据机械能守恒得
可得
(3)当小球滚至凹槽的最低时,小球相对曲槽速度为v,则
根据牛顿第二定律得
根据牛顿第三定律可知小球对凹槽的压力大小为1.75N。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页