1.6反冲现象 火箭基础巩固（word版含答案）

1.6反冲现象 火箭基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．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
2．某人站在静止于光滑水平面上的平板车上，若人从车头走向车尾，人和车运动情况，下面的说法中不正确的是（　）
A．人匀速走动，则车匀速后退，人和车对地位移之比与人和车质量的反比
B．人匀加速走动，车匀加速后退，两者对地加速度大小相等
C．不管人如何走，任意时刻人和车动量大小总相等
D．人停止走动，车也静止
3．2021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．
4．某火箭模型含燃料质量为M，点火后在极短时间内相对地面以速度大小v0竖直向下喷出一定质量的气体，火箭模型获得的速度大小为v，忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷出的气体质量为（　　）
A． B． C． D．
5．质量M=327kg的小型火箭（含燃料）由静止发射，发射时共喷出质量m=27kg的气体，设喷出的气体相对地面的速度均为v=1000m/s，忽略地球引力和空气阻力的影响，则气体全部喷出后，火箭的速度大小为（ ）
A．76m/s B．90m/s C．94m/s D．99m/s
6．A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上．已知A、B两球质量分别为2m和m。当用板挡住A球而只释放B球时，B球被弹出落于距桌面水平距离为x的水平地面上，如图，问当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，B球的落地点距桌面距离为（　　）
A． B．x C．x D．x
7．如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去．已知甲的质量为45kg，乙的质量为50kg．则下列判断正确的是
A．甲的速率与乙的速率之比为 9:10
B．甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为 9:10
C．甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为 1:1
D．甲的动能与乙的动能之比为1:1
8．质量为m、半径为R的小球，放在半径为2R、质量为2m的大空心球壳内，如图所示，当小球从图示位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的位移为（　　）
A．，方向水平向右
B．，方向水平向左
C．，方向水平向右
D．，方向水平向左
9．一只爆竹竖直升空后，在高为h处达到最高点并发生爆炸，分为质量不同的两块，两块质量之比为3：1，其中质量小的一块获得大小为v的水平速度，重力加速度为g，不计空气阻力，则两块爆竹落地后相距
A． B． C． D．
10．在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．两碎块的位移大小之比为1:2 B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80m
C．爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s D．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m
11．如图所示，小车静止于水平面上，A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，小车质量为M。质量为m的木块C放在小车上，用细线将木块连接于小车的A端并使弹簧压缩。开始时小车与木块C都处于静止状态，C、B间距为L。现烧断细线，弹簧被释放，使木块离开弹簧向B端滑去，并跟B端橡皮泥粘在一起。所有摩擦均不计，对整个过程，以下说法正确的是（　　）
A．整个系统的机械能和动量都守恒
B．木块的速度最大时小车的速度一定最小
C．小车向左运动的最大位移等于
D．最终小车与木块速度都为零
12．在沙堆上有一木块,质量m1=5 kg,木块上放一爆竹,质量m2=0.1kg．点燃爆竹后,木块陷入沙中深度为S=5 cm,若沙对木块的平均阻力为58N,不计爆竹中火药的质量和空气阻力,g取10 m/s2,爆竹上升的最大高度为（ ）
A．10m B．20m C．30m D．35m
13．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，以下说法不正确的是（　　）
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
14．一质量为M的烟花斜飞到空中，到最高点时速度为v，此时烟花炸裂成两块（损失的炸药质量不计），炸裂成的两块速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力，若向前一块的质量为m，则向前一块的速度大小为 （　　）
A． B． C． D．
15．如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平向右投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）
A．投出物资后热气球做匀加速直线运动
B．投出物资后热气球和物资的总动量增加
C．
D．
二、填空题（共4题）
16．一门旧式大炮水平射出一枚质量为10kg的炮弹,炮弹飞出的水平速度为600m/s,炮身质量是2吨,则大炮后退的速度为________．
17．一个质量为50kg的人站立在静止于平静的水面上的质量为400kg船上，突然船上人对地以2m/s的水平速度跳向岸，不计水的阻力，则船以________m/s的速度后退，若该人向上跳起，以人船为系统，人船系统的动量_________。（填守恒或不守恒）
18．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长．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，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离为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M=_________
19．某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”、并测量处于压缩状态下的弹簧的弹性势能。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤为：
A．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；
B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧处于压缩状态；
C．剪断细线，滑块A、B离开弹簧后。均沿光清操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录A、B滑块的落地点M、N；
D．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2；
E．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。
请根据实验步骤完成下面填空：
(1)实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其目的为___________；
(2)滑块A、B都离开桌面后，在空中运动的时间___________（选填“相等”或“不相等”）；
(3)如果滑块A、B组成的系统水平动量守恒，须满足的关系是___________（用测量的物理量表示）；
(4)剪断细线前，弹簧处于压缩状态下的弹性势能是___________（用测量的物理量和重力加速度g表示）。
三、综合题（共4题）
20．某静止在水平地面上的炮车水平发射一枚质量为10kg的炮弹，已知炮弹飞出炮口时，相对于地面的速度为900m/s，该炮车质量（不包括炮弹）为3000kg．求：
(1)炮弹飞出炮口时，炮车后退的速度多大；
(2)若炮车后退的距离为1.5m，则炮车后退中受到的阻力与其自身重力的比值为多大（重力加速度取10m/s2）．
21．如图所示，半径为R的半圆形滑槽的质量为M，静止放置在光滑的水平面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速地滑下。已知重力加速度大小为g，求：
（1）小球在最低点时的速度v；
（2）滑槽移动的最大距离X。
22．如图所示，光滑水平地面上有质量均为M=2kg的甲、乙两辆小车，其中甲车由半径R=1.0m的四分之一光滑圆弧轨道AB和未知长度的光滑水平轨道BC构成；乙车由水平轨道和固定在车右端的轻质弹簧构成，其中水平轨道除EF段粗糙外其余部分均光滑。两车的C、D端等高且接触良好，现已锁定在一起。在甲车的圆弧轨道A端和B端分别有一质量m=1kg可看作质点的滑块，初始状态滑块1和滑块2均静止，现松手让滑块1从圆弧轨道滑下，滑块1和滑块2在甲车的最右端C处发生弹性碰撞，碰撞瞬间两车解除锁定分离，之后滑块2在乙车上运动。已知滑块2在乙车上运动期间弹簧储存的最大弹性势能值是J，弹簧形变始终没有超出最大限度。求：（g=10 m/s2）
(1)两滑块碰撞前，滑块1的速度大小和水平轨道BC部分的长度L；
(2)滑块2第一次经过EF区域时，产生的内能Q；
(3)滑块2最终离开乙车时相对地面的速度大小和方向。
23．如图所示，长为L，质量为40kg的小船停在静水中，一个质量为60kg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人的位移s1=6m．求：
(1)船长L；
(2)船的位移s2.
参考答案
1．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。
2．B
【详解】
A．人匀速走动过程中满足
人停则车停，即运动时间相同，所以有
即人和车对地位移之比与人和车质量的反比，A正确；
B．由于人和车的质量不一定相同，人受到的车给的摩擦力和车受到人给的摩擦力是一对相互作用力，即等大反向，所以合力相同，但质量不一定相同，故两者的加速度不一定相同，B错误；
CD．由于人和车组成的系统动量守恒，在人走动前，系统总动量为零，所以人开始走动后，系统的总动量仍要满足为零，即人和小车的动量等大反向，人停止运动，则为了保证系统动量守恒，为零，则车也停止运动，故CD正确。
故选B。
3．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。
4．B
【详解】
取向上为正方向，由动量守恒定律得
（M-m）v-mv0=0
解得火箭速度为
故B正确，ACD错误。
5．B
【详解】
根据动量守恒定律
解得
故选B。
6．D
【详解】
当用挡板挡住A球而只释放B球时，B球做平抛运动设桌面高度为h，则有
所以弹簧的弹性势能为
若保持弹簧的压缩程度不变，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，由动守恒定律有
所以
因此A球与B球获得的动能之比
所以B球获得动能为
那么B球抛出时初速度为
则平抛后落地水平位移为
故ABC错误；D正确。
故选D．
7．C
【详解】
A．甲、乙两人组成的系统动量守恒，以两人组成的系统为研究对象，以甲的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
甲、乙的速率之比：
故A错误；
B．甲与乙之间的作用力为作用力与反作用力，大小相等，由牛顿第二定律：
加速度之比：
故B错误；
C．甲、乙两人组成的系统动量守恒，所以分离后二者动量大小相等，方向相反．由动量定理：I=△mv=△P可知，甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为1：1．故C正确；
D．动能的表达式：
甲、乙动能之比：
故D错误．
8．D
【详解】
设小球滑到最低点所用的时间为t，发生的水平位移大小为R－x，大球的位移大小为x，取水平向左方向为正方向，则根据水平方向平均动量守恒得
即
m＝2m
解得
x＝R
方向向左，故D正确，ABC错误。
故选D。
9．D
【详解】
设其中一块质量为m，另一块质量为3m．爆炸过程系统水平方向动量守恒，以v的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： mv-3mv′=0,解得：;设两块爆竹落地用的时间为t，则有：,得，落地点两者间的距离为：S=(v+v′)t,联立各式解得：，故选D．
10．B
【详解】
A．爆炸时，水平方向，根据动量守恒定律可知
因两块碎块落地时间相等，则
则
则两碎块的水平位移之比为1:2，而从爆炸开始抛出到落地的位移之比不等于1:2，选项A错误；
B．设两碎片落地时间均为t，由题意可知
解得
t=4s
爆炸物的爆炸点离地面高度为
选项B正确；
CD．爆炸后质量大的碎块的水平位移
质量小的碎块的水平位移
爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m+680m=1020m
质量大的碎块的初速度为
选项CD错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．整个过程中系统所受合外力始终为零，所以动量守恒，但木块C与B端碰撞后被橡皮泥粘住，属于非弹性碰撞，会损失机械能，所以系统机械能不守恒，故A错误；
B．从细线烧断到C与B碰撞前瞬间的过程中，根据动量守恒定律可知任意时刻小车的速度大小v车和木块C的速度大小vC满足
所以当木块的速度最大时，小车的速度也达到最大，故B错误；
C．根据B项分析可知，从细线烧断到C与B碰撞前瞬间的过程中，木块C和小车的平均速度大小满足
设从细线烧断后经时间t，C与B碰撞，这段时间内C和小车的位移大小分别为
二者的相对位移大小为
解得小车向左运动的最大位移为
故C错误；
D．根据动量守恒定律可知，整个系统的末动量一定等于初动量，所以最终小车与木块速度都为零，故D正确。
故选D。
12．B
【分析】
爆竹爆炸瞬间，木块获得的瞬时速度v可由牛顿第二定律和运动学公式或动能定理求得．爆竹爆炸过程中，内力远大于外力，爆竹与木块组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求出爆竹获得的速度，即可由运动学公式求得最大高度．
【详解】
爆竹爆炸瞬间，设木块获得的瞬时速度v，可由牛顿第二定律和运动学公式得：f-Mg=Ma，解得：a═1.6m/s2，则v==0.4m/s．爆竹爆炸过程中，爆竹木块系统动量守恒，则Mv-mv0=0．得；故爆竹能上升的最大高度为；故选B．
13．B
【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，由动量守恒定律得
可得甲、乙两车运动中速度之比为
故A正确，B错误；
CD．设甲车和乙车移动的距离分别为s1和s2，则有
，
又
联立解得
，
故CD正确。
本题选不正确的，故选B。
14．A
【详解】
由题意知，到达最高点时速度沿水平方向，大小为v。因烟花所受的重力远小于内部爆炸力，故在爆炸的短时间内系统动量守恒。设初速度方向为正方向，向前一块的速度大小为v1，向后一块速度大小为v2，故有
又因为爆炸后两块做平抛运动，落地时水平位移大小相等，根据平抛运动规律可知
联立方程，解得
故选A。
15．D
【详解】
AB．水平投出物资的瞬间，物资和热气球水平方向满足动量守恒，设热气球获得的速度为v1，以向右为正方向，可得
解得
投出物资前，据平衡条件可得，热气球所受浮力为
投出物资后，据牛顿第二定律可得
解得热气球的加速度大小为
方向竖直向上，故热气球做类平抛运动，即匀加速曲线运动，A错误；
B．投出物资后热气球和物资组成的系统合外力仍为零，系统动量守恒，B错误；
CD．物资做平抛运动，可得
热气球做类平抛运动，水平方向有
竖直方向有
物资落地时与热气球的距离为
联立解得
C错误，D正确。
故选D。
16．3m/s
【详解】
设炮身反冲速度大小为v1，规定炮弹原来速度方向为正方向，炮车和炮弹组成的系统动量守恒，有，则；
17．0.25 不守恒
【解析】
试题分析：由于不计水的阻力，人和船组成的系统水平方向动量守恒，以人前进方向为正，所以有：，带入数据得，若人向上跳起，人船系统在竖直方向上合外力不为零，故其动量不守恒，
考点：考查了动量守恒定律
18．
【详解】
[1]．设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为，人从船尾走到船头所用时间为t．取船的速度为正方向．则
根据动量守恒定律
则得
解得渔船的质量
．
19．保证滑块做平抛运动 相等
【详解】
(1)[1]实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其目的为保证滑块做平抛运动；
(2)[2]根据 ，滑块A、B都离开桌面后，在空中运动的时间相等；
(3)[3]根据动量守恒定律
解得
(4)[4]根据能量守恒定律
解得
20．(1) v=3m/s (2)
【详解】
(1)设炮弹的速度v0、炮车后退的速度大小为v，弹和车的质量分别为m、M，由于内力远大于外力，由动量守恒得：Mv－mv0=0
解得：v=3m/s
(2)设炮车后退中受到的阻力为f、位移为x，由动能定理有：
解得：f=9000N
阻力与其重力的比值：
21．(1) ；(2)
【详解】
(1)当小球滑到滑槽底部时，系统在水平方向上动量守恒，有
系统机械能守恒，有
解得
(2)当小球滑到最左端时，滑槽运动的距离最大，则有
，
解得
22．(1)4m/s，0.25m；(2)；(3)2m/s，方向水平向左
【详解】
(1)设两滑块碰撞前滑块1的速度为v1，甲、乙两车的速度为v2，甲、乙车整体和滑块1在滑块下滑过程中，由水平方向动量守恒以及能量守恒可得
解得
，
滑块1从圆弧A端下滑时，甲、乙车整体和滑块1水平方向动量守恒
代入数据求得
L=0.25m
(2)根据滑块1与滑块2质量相等发生弹性碰撞，速度交换，所以滑块2的速度
之后甲、乙车分离，滑块2与乙车水平方向动量守恒，达到共速时弹簧最短
由m与M动量守恒和总能量守恒
设发热为Q，则有
代入数据求得
(3)滑块2与乙车分离时又经过一次粗糙面，系统机械能减少Q，设滑块离开乙车时对地速度为，乙车速度为，由水平方向动量守恒
由能量守恒
代入数据求得
（不合题意，舍去），
即滑块2最终离开乙车时的速度为2m/s，方向水平向左。
23．(1) 15m ； (2) 9m
【详解】
（1）（2）船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
人从船头走到船尾，设人相对于地面的位移大小为s1，船相对于地面的位移大小为s2，则
即
又
联立以上三式解得