16.5 反冲运动火箭 课堂限时训练（Word版，含解析）

反冲运动　火箭
基础巩固
1.下列不属于反冲运动的是(　　)　　　　　　　　　　　　
A.喷气式飞机的运动 B.物体做自由落体的运动
C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动
2.一人静止于光滑的水平冰面上,现欲向前运动,下列方法中可行的是(　　)
A.向后踢腿 B.手臂向后甩
C.在冰面上滚动 D.脱下外衣向后水平抛出
3.
如图所示,自行火炮连同炮弹的总质量为m0,当炮筒水平,火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中,发射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶,则炮弹相对炮筒的发射速度v0为(　　)
A. B.
C. D.
4.(多选)一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动方向的相反方向释放出一物体P,不计空气阻力,则(　　)
A.火箭一定离开原来轨道运动
B.物体P一定离开原来轨道运动
C.火箭运动半径一定增大
D.物体P运动半径一定减小
5.光滑水平面上停有一平板小车质量为M,小车上站有质量均为m的两个人,由于两人朝同一水平方向跳离小车,从而使小车获得一定的速度,则下列说法正确的是(　　)
A.两人同时以2 m/s的速度(相对地面)跳离车比先后以2 m/s的速度(相对地面)跳离车使小车获得的速度要大些
B.上述A项中,应该是两人一先一后跳离时,小车获得的速度大
C.上述A项中的结论应该是两种跳离方式使小车获得的速度一样大
D.两种跳离方式使小车获得的速度不相等,但无法比较哪种跳法速度大
6.一航天探测器完成对月球的探测后,离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行,先加速运动后匀速运动。探测器通过喷气而获得动力,以下关于喷气方向的说法正确的是(　　)
A.探测器加速运动时,向后喷射
B.探测器加速运动时,竖直向下喷射
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷射
D.探测器匀速运动时,不需要喷射
7.(2020江苏)一只质量为1.4 kg的乌贼吸入0.1 kg的水,静止在水中,遇到危险时,它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出,以2 m/s的速度向前逃窜,求该乌贼喷出的水的速度大小v。
能力提升
1.一炮艇在湖面上匀速行驶,突然从船头和船尾同时向前和向后发射一颗炮弹,设两炮弹质量相同,相对于地的速率相同,牵引力和阻力均不变,则船的动量和速度的变化情况是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.动量不变,速度增大 B.动量变小,速度不变
C.动量增大,速度增大 D.动量增大,速度减小
2.
如图所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆一端,杆的另一端挂在小车支架的O点,用手将小球拉起使轻杆呈水平状态,在小车处于静止的情况下放手使小球摆下,在B处与固定在车上的油泥撞击后粘在一起,则此后小车的运动状态是(车位于光滑路面上)(　　)
A.向右运动 B.向左运动
C.静止不动 D.无法判断
3.
(多选)如图所示,小车AB放在光滑水平面上,A端固定一个轻弹簧,B端粘有油泥,AB总质量为m0,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时小车AB和木块C都静止,当突然烧断细绳时,C被释放,使C离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是(　　)
A.弹簧伸长过程中C向右运动,同时AB也向右运动
B.C与B碰前,C与AB的速率之比为m0∶m
C.C与油泥粘在一起后,AB立即停止运动
D.C与油泥粘在一起后,AB继续向右运动
4.如图所示,表示质量为m0的密闭汽缸置于光滑水平面上,缸内有一隔板P,隔板右边是真空,隔板左边是质量为m的高压气体,若将隔板突然抽去,则汽缸的运动情况是(　　)
A.保持静止不动
B.向左移动一定距离后恢复静止
C.最终向左做匀速直线运动
D.先向左移动,后向右移动回到原来位置
5.平板车停在水平光滑的轨道上,平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出,落在平板车地板上的A点,距货厢水平距离为l=4 m,如图所示,人的质量为m,车连同货厢的质量为m0=4m,货厢高度为h=1.25 m,求:
(1)人跳出后到落到地板上时车的反冲速度大小;
(2)人落在车地板上并站定以后,车还运动吗 车在地面上移动的位移是多少
6.一个连同装备总质量为M=100 kg的宇航员,在距离飞船x=45 m处与飞船处于相对静止状态,宇航员背着装有质量为m0=0.5 kg氧气的贮气筒。筒上装有可以使氧气以v=50 m/s的速度喷出的喷嘴,宇航员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气,才能回到飞船,同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用,宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4 kg/s,不考虑喷出氧气对设备及宇航员总质量的影响,则:
(1)瞬时喷出多少氧气,宇航员才能安全返回飞船
(2)为了使总耗氧量最低,应一次喷出多少氧气 返回时间又是多少
参考答案：
基础巩固
1.下列不属于反冲运动的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.喷气式飞机的运动 B.物体做自由落体的运动
C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动
解析喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体,通过反冲获得前进的动力;反击式水轮机靠水轮击打水,通过反冲获得动力。
答案B
2.一人静止于光滑的水平冰面上,现欲向前运动,下列方法中可行的是(　　)
A.向后踢腿 B.手臂向后甩
C.在冰面上滚动 D.脱下外衣向后水平抛出
解析由于冰面没有摩擦,所以C不行;A、B由于总动量守恒,所以人整体不动;只有D是反冲现象,可使人向前运动。
答案D
3.
如图所示,自行火炮连同炮弹的总质量为m0,当炮筒水平,火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中,发射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶,则炮弹相对炮筒的发射速度v0为(　　)
A. B.
C. D.
解析自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,系统动量守恒。设向右为正方向,发射前总动量为m0v1,发射后系统的动量之和为(m0-m)v2+m(v0+v2),
则由动量守恒定律可知
m0v1=(m0-m)v2+m(v0+v2)
解得v0=-v2=。
答案B
4.(多选)一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动方向的相反方向释放出一物体P,不计空气阻力,则(　　)
A.火箭一定离开原来轨道运动
B.物体P一定离开原来轨道运动
C.火箭运动半径一定增大
D.物体P运动半径一定减小
解析由反冲运动的知识可知,火箭的速度一定增大,火箭做离心运动,运动半径增大。但物体P是否离开原来的轨道运动,要根据释放时的速度大小而定,若释放的速度与原来的速度大小相等,则P仍在原来的轨道上反方向运动。反之,轨道半径变化。
答案AC
5.光滑水平面上停有一平板小车质量为M,小车上站有质量均为m的两个人,由于两人朝同一水平方向跳离小车,从而使小车获得一定的速度,则下列说法正确的是(　　)
A.两人同时以2 m/s的速度(相对地面)跳离车比先后以2 m/s的速度(相对地面)跳离车使小车获得的速度要大些
B.上述A项中,应该是两人一先一后跳离时,小车获得的速度大
C.上述A项中的结论应该是两种跳离方式使小车获得的速度一样大
D.两种跳离方式使小车获得的速度不相等,但无法比较哪种跳法速度大
解析由于小车和两人所组成的系统动量守恒,两人无论是同时跳离小车或是不同时跳离小车,跳离后两人都有相同的动量,所以无论两个人如何跳离小车,小车最后的动量都一样,即两种跳法,使小车获得的动量相等,所以两种跳离方式使小车获得的速度相同,故正确选项为C。
答案C
6.一航天探测器完成对月球的探测后,离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行,先加速运动后匀速运动。探测器通过喷气而获得动力,以下关于喷气方向的说法正确的是(　　)
A.探测器加速运动时,向后喷射
B.探测器加速运动时,竖直向下喷射
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷射
D.探测器匀速运动时,不需要喷射
解析航天探测器通过反冲运动获得动力,可以根据探测器的运动状态结合牛顿第二定律判断合力的情况,由喷气方向可以判断推动力的方向。航天探测器做加速直线运动时,合力应当与运动方向相同,喷气方向应当是向下偏后方向喷射;航天器做匀速直线运动时,合力为零,由于受到月球的万有引力的作用,航天器必然要朝竖直向下的方向喷射,来平衡万有引力,不可能不喷气。故只有选项C正确。
答案C
7.(2020江苏)一只质量为1.4 kg的乌贼吸入0.1 kg的水,静止在水中,遇到危险时,它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出,以2 m/s的速度向前逃窜,求该乌贼喷出的水的速度大小v。
解析由动量守恒得
mv-Mv'=0
解得v=
代入数据得v=28m/s
答案28 m/s
能力提升
1.一炮艇在湖面上匀速行驶,突然从船头和船尾同时向前和向后发射一颗炮弹,设两炮弹质量相同,相对于地的速率相同,牵引力和阻力均不变,则船的动量和速度的变化情况是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.动量不变,速度增大 B.动量变小,速度不变
C.动量增大,速度增大 D.动量增大,速度减小
解析整个过程动量守恒,由于两发炮弹的总动量为零。因而船的动量不变,又因为船发射炮弹后的质量变小,因此船的速度增大。
答案A
2.
如图所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆一端,杆的另一端挂在小车支架的O点,用手将小球拉起使轻杆呈水平状态,在小车处于静止的情况下放手使小球摆下,在B处与固定在车上的油泥撞击后粘在一起,则此后小车的运动状态是(车位于光滑路面上)(　　)
A.向右运动 B.向左运动
C.静止不动 D.无法判断
解析小车与小球构成的系统水平方向上总动量守恒,刚释放A球时,系统动量为零,当二者粘在一起时,其共同速度也必为零,故只有选项C正确。
答案C
3.
(多选)如图所示,小车AB放在光滑水平面上,A端固定一个轻弹簧,B端粘有油泥,AB总质量为m0,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时小车AB和木块C都静止,当突然烧断细绳时,C被释放,使C离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是(　　)
A.弹簧伸长过程中C向右运动,同时AB也向右运动
B.C与B碰前,C与AB的速率之比为m0∶m
C.C与油泥粘在一起后,AB立即停止运动
D.C与油泥粘在一起后,AB继续向右运动
解析弹簧向右推C,C向右运动,同时弹簧向左推A端,小车向左运动,选项A错误;因小车与木块组成的系统动量守恒,C与B碰前,有mvC=m0vAB,得vC∶vAB=m0∶m,选项B正确;C与B碰撞过程动量守恒,有mvC-m0vAB=(m0+m)v,知v=0,故选项C正确,选项D错误。
答案BC
4.如图所示,表示质量为m0的密闭汽缸置于光滑水平面上,缸内有一隔板P,隔板右边是真空,隔板左边是质量为m的高压气体,若将隔板突然抽去,则汽缸的运动情况是(　　)
A.保持静止不动
B.向左移动一定距离后恢复静止
C.最终向左做匀速直线运动
D.先向左移动,后向右移动回到原来位置
解析突然撤去隔板,气体向右运动,汽缸做反冲运动,当气体充满整个汽缸时,它们之间的作用结束,依动量守恒定律可知,开始时系统的总动量为零,结束时总动量必为零,气体和汽缸都将停止运动,故选项B正确。
答案B
5.平板车停在水平光滑的轨道上,平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出,落在平板车地板上的A点,距货厢水平距离为l=4 m,如图所示,人的质量为m,车连同货厢的质量为m0=4m,货厢高度为h=1.25 m,求:
(1)人跳出后到落到地板上时车的反冲速度大小;
(2)人落在车地板上并站定以后,车还运动吗 车在地面上移动的位移是多少
解析
(1)人从货厢边跳离的过程,系统(人、车和货厢)的动量守恒,设人的水平速度是v1,车的反冲速度是v2,取v1方向为正,则mv1-m0v2=0,解得v2=v1
人跳离货厢后做平抛运动,车以v2做匀速运动,运动时间为t=s=0.5s,在这段时间内人的水平位移x1和车的位移x2分别为x1=v1t,x2=v2t。
由图可知x1+x2=l
即v1t+v2t=l,则v2=m/s=1.6m/s。
(2)车的水平位移为x2=v2t=1.6×0.5m=0.8m。
人落到车上A点的过程,系统水平方向的动量守恒(水平方向系统没受外力,而竖直方向支持力大于重力,合力不为零),人落到车上前人的水平速度仍为v1,车的速度为v2,落到车上后设它们的共同速度为v,根据水平方向动量守恒得0=(m0+m)v,则v=0。故人落到车上A点站定后车的速度为零。
答案(1)1.6 m/s　(2)不运动　0.8 m
6.一个连同装备总质量为M=100 kg的宇航员,在距离飞船x=45 m处与飞船处于相对静止状态,宇航员背着装有质量为m0=0.5 kg氧气的贮气筒。筒上装有可以使氧气以v=50 m/s的速度喷出的喷嘴,宇航员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气,才能回到飞船,同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用,宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4 kg/s,不考虑喷出氧气对设备及宇航员总质量的影响,则:
(1)瞬时喷出多少氧气,宇航员才能安全返回飞船
(2)为了使总耗氧量最低,应一次喷出多少氧气 返回时间又是多少
解析(1)由题述可知所求的喷出氧气的质量m应有一个范围,若m太小,宇航员获得的速度也小,虽贮气筒中剩余的氧气较多,但由于返回飞船所用的时间太长,将无法满足他途中呼吸所用,若m太大,宇航员获得的速度虽然大了,而筒中氧气太少,也无法满足其呼吸作用,所以m对应的最小和最大两个临界值都应是氧气恰好用完的情况,设瞬间喷气mkg时,宇航员恰能安全返回,根据动量守恒定律可得:mv=MV①
宇航员匀速返回的时间为t=②
贮气筒中氧气的总质量:m0≥m+Qt③
代入数据可得0.05kg≤m≤0.45kg
(2)当总耗氧量最低时,宇航员安全返回,共消耗氧气Δm,则Δm=m+Qt④
由①②③④可得Δm=+m=+m
当m=,即m=0.15kg时Δm有最小值,故总耗氧量最低时,应一次喷出m=0.15kg的氧气。
将m=0.15kg代入①②可得返回时间为t=600s。
答案(1)0.05 kg≤m≤0.45 kg　(2)0.15 kg　600 s