1.6反冲现象 火箭
一、单选题
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
2.2021年6月17日9时22分,我国神舟十二号载人飞船发射圆满成功。如图是神舟十二号载人飞船发射瞬间的画面,在火箭点火发射瞬间,质量为m的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。已知发射前火箭的质量为M,则在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为(燃气喷出过程不计重力和空气阻力的影响)( )
A. B. C. D.
3.气球质量为,载有质量为的人,静止在空中距地面的地方,气球下悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至安全到达地面,则这根绳长至少为( )
A. B. C. D.
4.某实验小组发射自制水火箭,火箭外壳重,发射瞬间将壳内质量为的水相对地面以的速度瞬间喷出,已知重力加速度,空气阻力忽略不计,火箭能够上升的最大高度为( )
A. B. C. D.
5.质量为(不含炮弹)的一炮艇在湖面上匀速行驶,炮艇上有两颗炮弹,突然从船头和船尾同时水平向前和向后各发射一发炮弹,设两炮弹质量均为,相对于地的速率相同,炮艇的牵引力和阻力均不变,则炮艇的动量(不含炮弹)和速度的变化情况是( )
A.动量变小,速度不变 B.动量不变,速度增大
C.动量增大,速度增大 D.动量增大,速度减小
6.如图所示,小车上固定一竖直杆,杆顶端钉有一钉子,钉子钉住一根不可伸长的细绳与小球A相连,小球可通过细绳左右摆动绳长为l,小球A的质量为m,小车B的质量为M,将小球向右端拉至水平后放手(水平面光滑),则( )
A.小球和小车组成的系统动量守恒
B.水平方向任意时刻小球与小车的动量都等大反向
C.小球不能向左摆到原高度
D.小车向右移动的最大距离为
7.一质量为M的航天器远离太阳和行星,正以速度v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,加速后航天器的速度大小v2等于(v0、v1、v2均为相对同一参考系的速度)( )
A. B.
C. D.
8.质量m=100 kg的小船静止在平静水面上,船两端载着m甲=40 kg、m乙=60 kg的游泳者,在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s的速度跃入水中,如图所示,则小船的运动速率和方向为 ( )
A.0.6 m/s,向左 B.3 m/s,向左
C.0.6 m/s,向右 D.3 m/s,向右
9.质量为m的人站在质量为M的小车上,小车静止在水平地面上,车与地面摩擦不计.当人从小车的左端走到右端,下列说法不正确的是( )
A.人在车上行走的平均速度越大,则车在地面上运动的平均速度也越大
B.人在车上行走的平均速度越大,则车在地面上移动的距离也越大
C.不管人以什么样的平均速度行走,车在地面上移动的距离都相同
D.人在车上行走时,若人相对车突然停止,则车也立刻停止
10.物理在生活和生产中有广泛应用,以下实例没有利用反冲现象的是( )
A.乌贼喷水前行
B.电风扇吹风
C.火箭喷气升空
D.飞机喷气加速
11.下列现象中不属于反冲现象的是( )
A.发射炮弹后炮身后退 B.人用桨向后划水船向前运动
C.火箭向下高速喷射炽热气体时上升 D.章鱼调整喷水方向可以向不同方向运动
12.2021年10月16日,搭载3名宇航员的神州十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,三位宇航员将在太空生活6个月。若某位连同装备共100kg的宇航员出仓执行任务,在离飞船30m的位置与飞船处于相对静止状态,为返回飞船,宇航服中的高压气源一次性喷出一定质量的速度为40m/s的气体,5分钟后宇航员返回飞船,则喷出气体的质量为( )
A.0.15kg B.0.25kg C.0.35kg D.0.5kg
13.一枚在空中飞行的火箭在某时刻的速度为,方向水平,燃料即将耗尽。此时,火箭突然炸裂成两块(如图所示),其中质量为的后部分箭体以速率沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则质量为前部分箭体速率为( )
A. B. C. D.
14.质量为m=40kg的气球上有一质量为M=60kg的人,共同静止在距地面高为h=10m的空中,现在从气球中放下一根不计质量的软绳,人沿着软绳下滑到地面,软绳至少为多长,人才能安全到达地面( )
A.10m B.15m C.20m D.25m
15.如图所示,气球下面有一根长绳,一个质量为m1=50 kg的人抓在气球下方,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=5 m。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.5 m B.3.6 m C.2.6 m D.8 m
二、解答题
16.有一艘质量为M=150kg的船停在静水中,船长L=5m,船上一个质量为m=50kg的人从船头走到船尾。不计水的阻力,则船在水中移动的距离为多少?
17.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计重一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量,他进行了如下操作:首先将船平行码头自由停泊,然后他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而后轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m,则渔船的质量为多少?
18.北京时间2019年1月11日1时11分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭成功将中国最新研制的通信广播卫星“中星2D”发射升空,卫星进入预定轨道。如果最后一节火箭的燃料用完后,质量分别为和的火箭壳体和“中星2D”卫星一起以速度绕地球做匀速圆周运动,某时刻火箭壳体与“中星2D”卫星分离,火箭壳体分离后瞬间速度为。已知分离持续时间为(很小),求:
(1)分离后瞬间“中星2D”卫星速度的大小;
(2)分离过程中火箭壳体对“中星2D”卫星的平均作用力大小。
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1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.D
【详解】
以向上为正方向,由动量守恒定律可得
解得
D正确。
故选D。
3.C
【详解】
以人和气球组成的系统为研究对象,系统动量守恒,设人在沿绳缓慢下滑时的速度为v1,气球的速度为v2,经过时间t人安全到达地面,人运动的位移为s1=20m,气球上升的位移为s2,因为人从气球上沿绳慢慢下滑,所以在整个过程可看成匀速直线运动,有
则
解得
所以绳长最短为
20m+10m=30m
故选C。
4.C
【详解】
由动量守恒
解得
由
解得
故选C。
5.C
【详解】
因炮艇受到的牵引力及阻力不变,且开始时炮艇匀速运动故整个系统所受的合力为零,系统的动量守恒.设炮艇原来的速度为,发射炮弹的瞬间炮艇的速度为,以向前为正方向,由动量守恒定律可得,可知,因此发射炮弹后瞬间炮艇的速度增大,动量增大,ABD错误,C正确.
故选C
6.B
【详解】
AB.小球A和小车B组成的系统只是在水平方向所受的合力为0,竖直方向的合力不为零,故系统在水平方向的动量守不守恒,故B正确A错误;
C.据动量守恒(水平方向)及机械能守恒可知,小球A仍能向左摆到原高度,故C错误;
D.小球相对小车向左摆动的距离为2l,设小球速度v1,小车速度v2,由动量守恒定律
解得小车向右移动的最大距离时为,故D错误。
故选B。
7.C
【详解】
设加速后航天器的速度大小为v,由动量守恒定律有Mv0=-mv1+(M-m)v
解得 ,故选C.
8.A
【详解】
甲、乙和船组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,开始时总动量为零,根据动量守恒定律有
0=-m甲v甲+m乙v乙+mv
代入数据解得
v=-0.6 m/s
负号说明小船的速度方向向左;
故选A.
9.B
【详解】
试题分析:人和车组成的系统动量守恒,有:,可知,人在车上行走的平均速度越大,则车在地面上运动的平均速度越大.故A正确.根据动量守恒定律有: ,则,则 ,则车在地面上移动的距离:.与平均速度的大小无关,知不管人以什么样的平均速度行走,车在地面上移动的距离相同.故B错误,C正确.根据动量守恒定律得,人的速度为零时,车的速度也为零.故D正确.题目要求选不正确的,故选B.
考点:动量守恒定律的应用
【名师点睛】“人船模型”是动量守恒定律的应用的一个经典模型,关键抓住系统在水平方向上总动量为零进行求解,将速度问题转化为位移为题.
10.B
【详解】
乌贼喷水前行、火箭喷气升空、飞机喷气加速都是利用了反冲原理;而电风扇吹风不是反冲。
故选B。
11.B
【详解】
反冲是如果一个静止的物体在内力作用下分裂为两个部分,一部分向某方向运动,另一部分必然向相反的方向运动
发射炮弹,在内力作用下炮弹向前,炮身后退,是反冲现象;火箭向下高速喷射炽热气体,气体向下,火箭向上,是反冲现象;章鱼调整喷水方向时,喷出的水向一个方向,则章鱼向喷水的反向运动,属于反冲现象;但是人用桨向后划水船向前运动,划船时用桨向后划水,给水一个向后的力,物体间力的作用是相互的,水会对船产生一个向前的力,船向前运动。
故选B。
12.B
【详解】
以飞船为参考系,则它们的初动量为0,动量守恒定律得
宇航员返回飞船有
联立解得
故ACD错误,B正确。
故选B。
13.D
【详解】
火箭在爆炸分离时水平方向上动量守恒,规定初速度的方向为正方向,由动量守恒定律可得
解得
故选D。
14.D
【详解】
设软绳至少长l,在人沿软绳下滑过程,气球竖直上升,由动量守恒中的“人船模型”规律可得
解得
故选D。
15.B
【详解】
当人滑到绳下端时,如图所示,由动量守恒定律,得
且
h1+h2=h
解得
h1=1.4 m
所以他离地高度
H=h-h1=3.6 m
故选B。
16.1.25m
【详解】
设船在水中移动的距离为x,用时间为t,则根据动量守恒定律可得
解得
x=1.25m
17.
【详解】
如图所示
设该同学在时间t内从船尾走到船头,由动量守恒定律知,人、船在该时间内的平均动量大小相等,即
又
解得
18.(1);(2)
【详解】
(1)火箭壳体与“中星”卫星分离过程,取火箭壳体和“中星2D”卫星原来的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得
解得分离后瞬间“中星”卫星速度的大小为
(2)分离过程中,对“中星”卫星,由动量定理得
解得
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