6　反冲现象　火箭练习2021-2022学年物理选择性必修第一册人教版2019（Word含解析）

第一章　动量守恒定律
6　反冲现象　火箭
基础过关练
题组一　反冲现象的理解和应用
1.下列关于反冲现象的说法中,正确的是 (　　)
A.抛出物体的质量要小于剩下物体的质量才能发生反冲
B.若抛出物体A的质量大于剩下物体B的质量,则B受的反冲力大于A所受的反冲力
C.反冲现象中,牛顿第三定律适用,但牛顿第二定律不适用
D.对抛出部分和剩余部分,牛顿第二定律都适用
2.(多选)采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度 (　　)
A.使喷出的气体速度更大
B.减轻飞机自身质量
C.使喷出的气体质量更大
D.使喷出的气体密度更小
3.(2020四川泸县五中高三月考)一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是 (　　)
A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气
B.探测器加速运动时,竖直向下喷气
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气
D.探测器匀速运动时,不需要喷气
4.(2021吉林长春实验中学高二上开学考试)如图所示,小船静止于水面上,站在船尾的人不断将鱼抛向左方船头的舱内,将一定质量的鱼抛完后,关于小船的运动状态和发生的位移,说法正确的是 (　　)
A.向左运动,船向左移动了一些
B.小船静止,船向左移动了一些
C.小船静止,船向右移动了一些
D.小船静止,船没有移动
5.(2020广东广州番禺实验中学高二月考)我国发射的“神舟十号”飞船与“天宫一号”空间站实现了完美对接。假设“神舟十号”飞船到达对接点附近时,对地的速度为v,此时的质量为m,欲使飞船追上“天宫一号”实现对接,飞船需加速到v1,飞船发动机点火,将质量为Δm的燃气一次性向后喷出,燃气对地向后的速度大小为v2。这个过程中,下列各表达式正确的是 (　　)
A.mv=mv1-Δmv2
B.mv=mv1+Δmv2
C.mv=(m-Δm)v1-Δmv2
D.mv=(m-Δm)v1+Δmv2
6.(2021山东六校高二上联考)(多选)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,不计水面对船舱的阻力,则在抽水过程中,关于船舱的运动,以下说法正确的是 (　　)
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
题组二　爆炸问题
7.(多选)设斜向上抛出的物体在通过轨迹的最高点时,突然炸裂成质量相等的两块,已知其中一块沿原水平方向做平抛运动,则另一块的运动可能是 (　　)
A.反方向的平抛运动
B.斜上抛运动
C.自由落体运动
D.原方向的平抛运动
8.(2021陕西延安黄陵中学高二上期中)(多选)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
9.有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东,则另一块的速度是 (　　)
A.3v0-v　　　　　　　　　　 B.2v0-3v
C.3v0-2v　　　　　　　　　　 D.2v0+v
10.如图所示,光滑水平面上A、B、C三个质量均为1 kg的物体紧贴着放在一起,A、B之间有微量炸药。炸药爆炸过程中B对C做的功为4 J,若炸药爆炸过程释放的能量全部转化为三个物体的动能,则炸药爆炸过程中释放出的能量为 (　　)
A.8 J　　　　　B.16 J　　　　　C.24 J　　　　　D.32 J
能力提升练
1.(2020河南濮阳高二下期末,)(多选)如图所示,水平面上O点的正上方有一个静止物体P,炸成两块a、b水平飞出,分别落在A点和B点,且OA>OB。若爆炸时间极短,空气阻力不计,则 (　　)
A.a的质量小于b的质量
B.落地时a的速度小于b的速度
C.爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能
D.爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能
2.(2021山东威海乳山一中高二上第二次月考,)(多选)如图所示,甲、乙两车的质量均为M,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,则　 (　　)
A.甲、乙两车运动中速度之比为
B.甲、乙两车运动中速度之比为
C.甲车移动的距离为L
D.乙车移动的距离为L
3.()质量为m的人站在质量为2m的平板小车上,以共同的速度在水平地面上沿直线前行。车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比。当车速为v0时,人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下。跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计,则车运动的v-t图像正确的是　 (　　)
A.　　　　　　　　　　 B.
C.　　　　　　　　　　 D.
4.(2021安徽六安一中高二上第一次月考,)烟花爆竹中的“二踢脚”(双响爆竹)在地面点燃炸响后直飞升空,在高空再炸响一声。质量为m的“二踢脚”在地面炸响后(不考虑质量变化)获得初速度v0,竖直升空到速度为零时再次炸响,分裂成质量之比为2∶1的两块,小块碎片获得水平速度v。已知当地的重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是 (　　)
A.“二踢脚”上升的高度小于
B.高空再次炸响后,大块碎片获得的速度为2v
C.高空分裂后,大块碎片先落地
D.落地后,两块碎片之间的距离为
5.(2020广东江门二中高二上月考,)(多选)如图,一人站在静止的平板车上,不计平板车与水平地面的摩擦,空气的阻力也不考虑。则下列说法不正确的是 (　　)
A.人在车上向右行走时,车将向左运动
B.当人停止走动时,由于车的惯性大,车将继续运动
C.人缓慢地在车上行走时,车可能不动
D.当人从车上的左端行走到右端,不管人在车上行走的速度多大,车在地面上移动的距离都相同
6.(2019广东中山高一下期末,)如图所示,在平静的湖面上有一小船以速度v0=1 m/s匀速行驶,人和船的总质量为M=200 kg,船上另载有20个完全相同的小球,每个小球的质量为m=5 kg。人站立在船头,沿着船的前进方向、每隔一段相同的时间水平抛出一个小球,不计水的阻力和空气的阻力。
(1)如果每次都是以相对于湖岸的速度v=6 m/s抛出小球,试计算抛出第一个小球后小船的速度大小v1和抛出第几个球后船的速度反向
(2)如果每次都是以相对于小船的速度v=6 m/s抛出小球,试问抛出第16个小球可以使船的速度改变多少
答案全解全析
基础过关练
1.D　反冲现象中并没有确定两部分物体之间的质量关系,选项A错误。在反冲现象中,两部分物体之间的作用力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知,它们大小相等、方向相反,选项B错误。在反冲现象中,一部分物体受到的另一部分物体的作用力产生了该部分的加速度,使该部分的速度增大,在此过程中,对每一部分,牛顿第二定律都适用,选项C错误,选项D正确。
2.ABC　把喷气式飞机和喷出的气体看成系统,设原来的总质量为M,喷出的气体质量为m,速率为v,剩余部分的质量为M-m,速率为v',规定飞机的速度方向为正方向,由系统动量守恒得(M-m)v'-mv=0,解得v'=,由上式可知,m越大,v越大,M越小,则v'越大,故选A、B、C。
3.C　探测器加速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力沿运动方向,选项A、B错误;探测器匀速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力为零,根据反冲的特点可知选项C正确,选项D错误。
4.C　人、船、鱼组成的系统水平方向动量守恒,开始时系统总动量为零,由动量守恒定律可知,最终船静止;在人将鱼向左抛出而鱼没有落入船舱的过程中,鱼具有向左的动量,由动量守恒定律可知,船(包括人)具有向右的动量,船要向右移动,鱼落入船舱后船即停止运动,如此反复,最终船要向右移一些,故A、B、D错误,C正确。
5.C　飞船发动机点火喷出燃气,由动量守恒定律得mv=(m-Δm)v1-Δmv2,选项C正确。
6.AC　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,用一抽水机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;若前后舱不分开,用抽水机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A、C。
7.ACD　因为物体在最高点时炸裂成两块,所以在炸裂的过程中水平方向上动量守恒,总动量沿水平方向,由于只知道其中一块沿原水平方向做平抛运动,所以另一块在竖直方向的速度为零,水平方向上的速度不确定,可能向前,可能向后,也可能为零,故选项A、C、D符合题意。
8.AC　炸裂后a、b都做平抛运动,在竖直方向做自由落体运动,由于高度相同,由h=gt2知a、b飞行时间一定相同,即一定同时到达水平地面,故A正确;在炸裂过程中,由于重力远小于系统内力,所以系统的动量守恒,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,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;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;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A、C。
9.C　爆竹在最高点速度大小为v0、方向水平向东,爆炸前动量为3mv0,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东,设爆炸后另一块瞬时速度为v',取爆竹在最高点爆炸前的速度方向为正方向,爆炸过程水平方向动量守恒,则有3mv0=2mv+m·v',解得v'=3v0-2v,故选C。
10.C　因为在光滑水平面上,整个系统动量守恒,爆炸后B与C速度相等,又B对C做的功为4 J,根据动能定理结合Ek=mv2,可得C的速度vC=2 m/s。根据动量守恒有mvA=2mvC,根据能量守恒有E=m+·2m=24 J。故选C。
能力提升练
1.AC　爆炸后a、b都做平抛运动,因下落的高度相同,则下落时间相等,由x=v0t、OA>OB知,爆炸后瞬间a的速度大于b的速度;落地时速度v==,故落地时a的速度大于b的速度,B错误。爆炸过程中内力远大于外力,系统的动量守恒,取水平向左为正方向,根据动量守恒定律,有mava-mbvb=0,由于va>vb,故ma2.ACD　甲、乙两车和人组成的系统所受合外力为零,系统的动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得0=Mv甲-(M+m)v乙,可得甲、乙两车运动中速度之比为=,故A正确,B错误;设甲车和乙车移动的距离分别为s甲和s乙,则有v甲=,v乙=,M=(M+m),又s甲+s乙=L,联立解得s甲=L,s乙=L,故C、D正确。故选A、C、D。
3.B　因人跳离车的瞬间地面阻力的冲量忽略不计,故在人跳离车的瞬间人和车组成的系统在水平方向动量守恒,取车前进的方向为正方向,由动量守恒定律可得3mv0=-mv0+2mv',解得v'=2v0,所以在人跳离车之前,车和人一起做匀减速运动,当速度减至v0时,人跳离车瞬间车的速度变为2v0,之后车以该速度为初速度做匀减速运动,故选B。
4.D　设“二踢脚”上升的高度为H,“二踢脚”做竖直上抛运动,上升的高度H=,故A错误;高空再次炸响后,设大块碎片获得的速度为v1,则由动量守恒有mv=2mv1,解得v1=v,故B错误;高空分裂后,设碎片落地时间为t,由H=gt2解得t=,两块碎片从同一高度平抛,下落时间相同,故C错误;落地后,两块碎片平抛的水平位移分别为x1=v=,x2==,则落地后两块碎片之间的距离为x=x1+x2=,故D正确。故选D。
5.BC　人与车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得mv人+Mv车=0,解得v车=-,车的速度方向与人的速度方向相反,人在车上向右行走时,车将向左运动,故A正确;因人和车总动量为零,人停止走动速度为零时,由动量守恒定律可知,车的速度也为零,故B错误;由v车=-可知,人缓慢地在车上行走时,车也缓慢地运动,故C错误;人从车上的左端行走到右端,设车的长度为L,人与车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得mv人-Mv车=0,即m-M=0,解得x=,车在地面上移动的距离x与人的行走速度无关,故D正确。本题要求选不正确的,故选B、C。
6.答案　(1) m/s　11　(2) m/s
解析　(1)人抛出第一个球前后,对船、人、20个球整体分析,由动量守恒定律可得(M+20m)v0=(M+19m)v1+mv ①
代入数据得v1= m/s,即抛出第一个小球后,船的速度为v1= m/s
设抛出第n个球时,有
[300-(n-1)m]vn-1=(300-nm)vn+mv ②
联立①②两式可推得300v0=(300-nm)vn+nmv
代入数据得vn=
当vn<0,即船反向时,有
解得10(2)设第16次抛出小球前,小船的对地速度为v15,抛出后小船的对地速度为v16,
因小球是以相对于小船的速度v=6 m/s抛出,故抛出后小球对地的速度为v16+v,
由动量守恒定律可得
(M+20m-15m)v15=(M+20m-16m)v16+m(v16+v)
代入数据可得船的速度减小Δv=v15-v16= m/s= m/s