1.6反冲现象 火箭 同步练习（word版含答案）

人教2019物理 选修一 1.6反冲现象 火箭 同步练习
一．选择题（共10小题）
1．下列属于反冲现象的是（　　）
A．乒乓球碰到墙壁后弹回
B．直升飞机上升
C．用力向后蹬地，人向前运动
D．章鱼向某个方向喷出水，身体向相反的方向运动
2．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列哪种方法是可行的（　　）
A．向后踢腿 B．手臂向后甩
C．在冰面上滚动 D．向后水平抛出随身物品
3．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（　　）
A．燃料推动空气，空气反作用力推动火箭
B．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
D．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
4．如图所示，将吹足气的气球由静止释放，球内气体向后喷出，气球会向前运动，这是因为气球受到（　　）
A．重力
B．手的推力
C．空气的浮力
D．喷出气体对气球的作用力
5．关于反作用力在日常生活和生产技术中的应用，下列说法中错误的是（　　）
A．在平静的水面上，静止着一只小船，小船上有一人，人从静止开始从小船的一端走向另一端时，小船向相反方向运动
B．汽车行驶时，通过排气筒向后排出燃气，从而获得向前的反作用力即动力
C．农田灌溉用自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动转向
D．软体动物乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去
6．一个质量为M的静止原子核，当它放出质量为m、速度为v的粒子时，新核的反冲速度大小为（　　）
A．v B． C． D．
7．如图所示是一种弹射装置，弹丸质量为m，底座质量为3m，开始时均处于静止状态，当弹簧释放将弹丸以相对地面v的速度发射出去后，底座的反冲速度大小是（　　）
A． B． C． D．0
8．某人从岸上以相对岸的水平速度v0跳到一条静止的小船上，使小船以速度v1开始运动；如果此人从这条静止的小船上以同样大小的水平速度v0相对小船跳离小船，小船的反冲速度的大小为v2，则两者的大小关系（　　）
A．v1＞v2 B．v1＝v2
C．v1＜v2 D．条件不足，无法判断
9．如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块A，其上面再放一个质量为m＝0.10kg的爆竹B，木块的质量为M＝6.0kg。当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h＝5cm，而木块所受的平均阻力为f＝80N．若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，g取10m/s2，则爆竹能上升的最大高度为。（　　）
A．60 m B．70 m C．80 m D．120 m
10．步枪的质量为4.1kg，子弹的质量为9.6g，子弹从枪口飞出时的速度为865m/s，步枪的反冲速度为（　　）
A．2m/s B．1m/s C．3m/s D．4m/s
二．多选题（共4小题）
（多选）11．下列运动属于反冲运动的有（　　）
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．船员划桨使船前进
（多选）12．下列说法正确的是（　　）
A．光波的频率越高，粒子性越明显
B．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
C．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
D．体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力的冲量
（多选）13．春节期间孩子们玩“冲天炮”，有一只被点燃的“冲天炮”喷出气体竖直向上运动，其中有一段时间内“冲天炮”向上做匀速直线运动，在这段时间内“冲天炮”的有关物理量将是（　　）
A．合外力不变 B．反冲力变小
C．机械能可能变大 D．动量变小
（多选）14．欢庆新中国建国70周年阅兵式上展示了很多世界一流的先进武器，充分说明了我国的高科技水平。最近科学家们在西昌利用火箭发射了一枚反卫星导弹，成功地进行了一次反卫星武器试验则下列说法正确的是（　　）
A．火箭发射时，火箭利用反冲而向上运动
B．发射初期加速上升时，弹头处于超重状态，但它受到的重力越来越小
C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小不相等
D．弹头击中卫星前，卫星的加速度为零
三．填空题（共2小题）
15．一个静止的物体在　 　的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另部分必然向　 　的方向运动的现象称为反冲运动。
（1）物体的不同部分在　 　力作用下向相反方向运动。
（2）反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用　 　来处理。
（3）反冲运动中，由于有　 　能转变为　 　能，所以系统的总动能　 　。
（4）反冲现象的应用及防止
①应用：农田、园林的喷灌装置是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，由于枪身的反冲会影响射击的　 　，所以用步枪射击时要把枪身抵在　 　，以减少反冲的影响。
16．利用　 　运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的　 　，这就是火箭的工作原理。
影响火箭获得速度大小的因素有：
（1）喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000m/s～4000m/s。
（2）火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体　 　之比。喷气速度　 　，质量比　 　，火箭获得的速度越大。
四．解答题（共3小题）
17．如图所示，带有光滑的半径为R的圆弧轨道的滑块静止在光滑的水平面上，此滑块质量为M，一只质量为m的小球由静止从A点释放，当小球从滑块B水平飞出时，滑块的反冲速度是多大？
18．一载重卡车被放到光滑水平面上，驾驶室顶上有一人沿水平方向向后跳出，落在车厢地板上的A点，人的水平位移为L．已知人的质量为m，车的质量为M，驾驶室顶到车厢地板间的高度为h，求：
（1）人在空中运动的时间内，车的反冲速度。
（2）人落到车厢地板上并站定后车的速度及在人运动的过程中车在地面上移动的位移。
19．某实验小组为了研究装甲车的移动射击，使用了如图所示的模型车，已知其质量为M＝16kg（不包括炮弹质量），炮车上仅有1枚质量m＝1kg的炮弹，炮管水平，炮口距水平路面的高h＝0.8m，每次炮车发射炮弹时间极短，发射时火药的化学能转化为车和炮弹的动能的值E＝544J．开始模型车静止在路面上时，其炮口在水平路面上的投影点为A点，水平路面上A、B两点间的距离为S＝18.25m。（g取10m/s2）
（1）若模型车固定在地面上发射炮弹，求发射出的炮弹速度大小。
（2）若模型车原来静止在光滑的水平地面上，当它发射一颗炮弹后，车的反冲速度多大。
（3）若模型车从静止开始做匀加速直线运动，其加速度a＝2m/s2，运动中车所受阻力为车重的k＝0.8倍，某时刻撤去动力并发射炮弹，要使车停止时炮口在水平路面上的投影点只能位于A、B两点之间，求炮弹的落地点到A点距离的取值范围。
人教2019物理 选修一 1.6反冲现象 火箭 同步练习
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．【解答】解：A、乒乓球碰到墙壁后弹回是因为受到了墙壁的作用力，不是反冲，故A错误；
B、直升飞机是利用空气的浮力上升的，不属于反冲运动，故B错误；
C、用力向后蹬地，人向前运动，是人脚与外部地面的作用，不属于反冲，故C错误；
D、章鱼向某个方向喷出水，身体向相反的方向运动，章鱼向某个方向喷水时，章鱼受到沿喷水方向相反的作用力，向喷水的反方向运动，二者相互作用力是系统内力，是反冲现象，故D正确。
故选：D。
2．【解答】解：AB、以人作为整体为研究对象，向后踢腿或手臂向后甩，人整体的总动量为0，不会运动起来，故A错误B错误；
C、因为是完全光滑的水平冰面，没有摩擦力，人是滚不了的，故C错误；
D、把人和人的随身物品视为一整体，这个整体动量为0，人给随身物品一个向后速度，动量总量不变，所以人也可以有一个反向的速度，可以向前运动，故D正确；
故选：D。
3．【解答】解：由于反冲运动的作用，火箭燃料燃烧产生的气体给火箭一个反作用力使火箭加速运动，这个反作用力并不是空气给的，故ABC错误；D正确。
故选：D。
4．【解答】解：将吹足了气的气球嘴松开并放手，气球会向相反的方向运动是因为气体喷出时，由于反冲作用，喷出气体对气球产生反作用力；
故选：D。
5．【解答】解：A、人从小船的一端走向另一端时，要受到小船给人的摩擦力，方向与人行走的方向相同。根据牛顿第三定律知，人对小船也有一个摩擦力，其方向与人行走的方向相反，因此小船将在这个摩擦力的作用下改变运动状态，向人行走的相反方向运动，故A正确。
B、汽车行驶时，通过排气筒向后排出燃气，虽然燃气对排气筒有反作用力，但毕竟反作用力很小，并不是汽车动力的来源，故B错误。
C、农业灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管在水的反作用力的推动下会自动旋转，大大增加了喷水的面积，故C正确。
D、乌贼经过身体侧面的孔把水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，根据牛顿第三定律可知，乌贼就获得了方向相反的反作用力，从而向排水的相反方向游去，故D正确。
因选错误的，
故选：B。
6．【解答】解：原子核放出粒子过程系统动量守恒，以放出粒子的速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：mv﹣（M﹣m）v′，
解得，新核的反冲速度大小：v′＝，故D正确，ABC错误；
故选：D。
7．【解答】解：弹丸和底座组成的系统动量守恒，设弹丸发射出的速度方向为正，根据动量守恒有：
0＝3mvx+mv
得：vx＝﹣，负号表示方向与弹丸发射速度方向相反，
故选：B。
8．【解答】解：人从岸上跳到小船上的过程，取速度v0方向为正方向，设人的质量为m，船的质量为M．根据动量守恒定律得
mv0＝（m+M）v1，得 v1＝
人从小船上跳离的过程，取船速度方向为正方向，由动量守恒定律得
0＝Mv2﹣m（v0﹣v2），得 v2＝
所以有 v1＝v2。
故选：B。
9．【解答】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，a＝m/s2，
v＝ m/s。
爆竹爆炸过程中，爆竹木块系统动量守恒，则
Mv﹣mv0＝0。
得 v0＝m/s＝20 m/s
故爆竹能上升的最大高度为h＝＝60 m。
故选：A。
10．【解答】解：子弹和步枪组成的系统动量守恒，规定子弹的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得，
0＝mv1+Mv2，
解得。
故选：A。
二．多选题（共4小题）
11．【解答】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；故A错误；
B、发射炮弹后炮身后退，是反冲现象；故B正确；
C、喷气式飞机是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲运动；故C正确；
D、船员划桨使船前进时利用了水的反作用力作为动力，不属于反冲现象；故D错误。
故选：BC。
12．【解答】解：A．按照爱因斯坦的光量子理论知，光子能量为E＝hv，即光的频率越高，光的能量就越大，粒子性越明显，A正确；
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．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，由I＝Ft可知，就要延长碰撞的时间，位于车体前部的发动机舱不能太坚固，故C错误；
D．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D错误；
故选：AB。
13．【解答】解：A、由于“冲天炮”做匀速直线运动，处于受力平衡的状态，所以受到的合外力为零，不变，故A正确；
B、“冲天炮”做匀速直线运动，“喷出气体”说明内部在燃烧，所以质量减小，反冲力与重力减小，故B正确；
C、由于“冲天炮”做匀速直线运动，质量减小，动能变小，势能增加，故机械能可能不变，故C正确；
D、由于“冲天炮”做匀速直线运动，质量减小，动量变小，故D正确；
故选：ABCD。
14．【解答】解：A、火箭发射时，由于反冲而获得动力，向上加速运动，故A正确；
B、发射初期时，加速上升，加速度向上，处于超重状态，由于与地心逐渐变远，受到的万有引力越来越小，重力越来越小，故B正确；
C、高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对相互作用力，大小相等，故C错误；
D、卫星飞行，只受重力，加速度为a＝，故D错误；
故选：AB。
三．填空题（共2小题）
15．【解答】解：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另部分必然向相反的方向运动的现象称为反冲运动。
反冲现象的特点为：
（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动；
（2）反冲运动中，相互作用力一般较大，且远大于外力，故反冲过程动量守恒；
（3）反冲运动中，根据能量守恒定律可知，其他形式的能转化为动能，所以系统的总动能增加。
（4）①农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。
②用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
故答案为：内力　相反　（1）内　（2）动量守恒定律　（3）其他形式　动　增加　（4）①旋转　②准确性　肩部。
16．【解答】解：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度，这就是火箭的工作原理。
（2）火箭是利用反冲的原理工作的，设总质量为M，燃料的质量为m，则箭体的质量为M﹣m；根据动量守恒定律，有：0＝（M﹣m）v﹣mv′；
解得：v＝；
喷出的燃气的速度越大，则火箭能够获得的速度就越大，
火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体的比为：，在M一定时，质量比越大，则m越大，就越大，所以火箭获得的速度越大。
故答案为：反冲，速度；（2）质量，越大，越大
四．解答题（共3小题）
17．【解答】解：m运动过程中，其机械能是不守恒的，因为m的重力势能转化为m和M的动能，故应是m和M组成的系统机械能守恒，又因为水平方向系统合外力为零，故系统水平方向动量守恒，取圆弧轨道最低点为零势能点，有：
又由动量守恒定律得：
mv1﹣Mv2＝0
联立解得：v2＝．（负值舍去）
答：当小球从滑块B水平飞出时，滑块的反冲速度是。
18．【解答】解：（1）根据平抛运动规律：
h＝gt2
L＝v1t
得：v1＝L
根据动量守恒定律：mv1＝Mv2
得：v2＝L
（2）人与车组成的系统动量守恒，总动量为零，故人落到车厢地板上并站定后车的速度为零；车在地面上移动的位移为：
x＝v2t＝
答：（1）人在空中运动的时间内，车的反冲速度为L。
（2）人落到车厢地板上并站定后车的速度及在人运动的过程中车在地面上移动的位移为L。
19．【解答】解：（1）若模型车固定在地面上发射炮弹，化学能全部转化为炮弹的动能，由功能关系得：
E＝
代入数据得：v0≈33.0m/s
（2）若模型车原来静止在光滑的水平地面上，当它发射一颗炮弹的过程中，化学能转化为炮弹的动能和小车的动能，由功能关系
得：E＝
由于发射的时间短，水平方向小车与炮弹组成的系统满足动量守恒，选择炮弹的方向为正方向，则根据动量守恒定律得：
mv1+Mv2＝0
代入数据得：v2＝2m/s
（3）若模型车从静止开始做匀加速直线运动，某时刻撤去动力并发射炮弹后，要使车停止时炮口在水平路面上的投影点只能位于A、B两点之间，则其临界状态分别对应A点与B点；车在发射完炮弹后受到地面的阻力，由于运动中车所受阻力为车重的0.8倍，所以：Ma′＝kMg，所以：a′＝kg＝0.8×10＝8m/s2
①当小车恰好返回A点时，设车的最大速度为v，此时的位移为x，则：2ax＝v2﹣0。
设发射完炮弹后车的速度为v3，炮弹的速度为v4，则根据动量守恒定律得：
（M+m）v＝Mv3+mv4
由功能关系得：
对应小车返回的过程，由运动学公式得：
联立以上各式，代入数据得：m/s，v4＝32.7m/s，x＝0.11m
炮弹做平抛运动的过程中，运动的时间：
炮弹平抛的位移：x′＝v4t＝32.7×0.4＝13.08m
则炮弹到A点的距离：x总＝x+x′＝0.11+13.08＝13.19m
②当小车恰好到达B点时，设车的最大速度为v′，此时的位移为x1，则：。
设发射完炮弹后车的速度为v5，炮弹的速度为v6，则根据动量守恒定律得：
（M+m）v′＝Mv5+mv6
由功能关系得：
发射完炮弹后小车继续前进x2，则：x1+x2＝S＝18.25m
对应小车继续前进的过程，由运动学公式得
联立以上5个公式，代入数据得：v′＝8m/s，v5＝6m/s，v6＝40m/s，x1＝16m
炮弹平抛的位移：x″＝v6t＝40×0.4＝16m
则炮弹到A点的距离：x总′＝x1+x″＝16+16＝32m
结合①②可得，炮弹的落地点到A点距离的取值范围是13.19m≤x总≤32m
答：（1）若模型车固定在地面上发射炮弹，发射出的炮弹速度大小是33.0m/s。
（2）若模型车原来静止在光滑的水平地面上，当它发射一颗炮弹后，车的反冲速度是2m/s。
（3）若模型车从静止开始做匀加速直线运动，要使车停止时炮口在水平路面上的投影点只能位于A、B两点之间，求炮弹的落地点到A点距离的取值范围是13.19m≤x总≤32m。第11页（共11页）