1.6反冲现象火箭 精选训练题（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修一 1.6 反冲现象 火箭 精选训练题
一、单选题
1．2021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．
2．长为L的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾。不计水的阻力，船对地面位移的大小为d，则小船的质量为（　　）
A． B． C． D．
3．一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态。放出一个质量为m的粒子后反冲，已知原子核反冲的动能为E0，则放出的粒子的动能为（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法正确的是（　　）
A．两滑块的动能之比
B．两滑块的动量大小之比
C．弹簧对两滑块的冲量大小之比
D．弹簧对两滑块做功之比
5．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
6．下列物体运动的原理与运载火箭发射升空的原理最为相似的是（　　）
A．爆竹飞上天空 B．运动员跳高 C．地球绕太阳运动 D．离弦之箭
7．如图所示，在光滑的水平桌面上有体积相同的两个小球A、B，质量分别为m＝0.1 kg和M＝0.3 kg，两球中间夹着一根压缩的轻弹簧，原来处于静止状态，同时放开A、B球和弹簧，已知A球脱离弹簧时的速度为6 m/s，接着A球进入与水平面相切、半径为0.5 m的竖直面内的光滑半圆形轨道运动，P、Q为半圆形轨道竖直的直径，g取10 m/s2。下列说法不正确的是（　　）
A．弹簧弹开过程，弹力对A的冲量大小大于对B的冲量大小
B．A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为2 m/s
C．A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为1 N·s
D．若半圆轨道半径改为0.9 m，则A球不能到达Q点
8．一个不稳定的原子核质量为，处于静止状态。放出一个质量为的粒子后反冲。已知放出的粒子的动能为，则原子核反冲的动能为（　　）
A． B． C． D．
9．近几年来，我国的大推力火箭“长征五号”（昵称“胖五”）频频亮相，多次承担重要发射任务。其上搭载了8台型号为YF-100的液氧煤油发动机，8台发动机一起工作时，每秒钟可将3200kg的高温气体以3000m/s的速度喷出，则每台发动机的最大推力约为（　　）
A．1.2×105N B．9.6×105N C．1.2×106N D．9.6×106N
10．如图，小船静止在水面上，站在船尾的人不断将船尾舱的鱼水平抛入左方船头的舱内，（鱼可视为质点，抛出点高度保持不变，一条鱼落入船头的舱内后再抛出下一条鱼），下列说法正确的是（　　）
A．为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应逐渐增大
B．为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应逐渐减小
C．抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸位置不变
D．抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸向右移动了一些
11．空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02－2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（　　）
A．绕地球运行速度约为2.0km/s
B．绕地球运行速度约为9.0km/s
C．若要增加空间站高度，应开启发动机，朝运动方向喷气
D．3月份发动机肯定工作过一段时间
12．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动的正方向抛出一物体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
13．如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平桌面上，小车的上表面是半径为R的光滑半圆形轨道。小车两侧距离桌面边缘的水平距离均为R。质量为m的小球从小车上圆形轨道右侧的最高点由静止释放，已知M >m。下列说法正确的是（　　）
A．小球由静止释放后，小球的机械能守恒
B．小球由静止释放后，小球和小车组成的系统的动量守恒
C．小球到达圆弧轨道左侧最高处时，小车的速度为零
D．小车的左边外侧始终不会伸出桌面左边缘，小车的右边外侧会伸出桌面右边缘
14．如图所示，由两段圆弧和两段直轨道平滑连接，组成的封闭轨道固定在水平面上，整个封闭轨道关于O1O2连线所在直线对称，在两小球间压缩一轻弹簧（弹簧与小球不拴连），用细线固定并靠着直轨道静置，不计一切摩擦。已知r2=2r1，m1=2m2=m，现将细线烧断，两小球进入圆弧轨道前弹簧已恢复原长，小球m1进入圆弧轨道时的速度为v，下列说法中正确的是（　　）
A．两球进入圆弧轨道时的动能之比Ek1：Ek2=2：1
B．两球进入圆弧轨道时对轨道的压力之比F1：F2=1：2
C．烧断细绳前，弹簧储存的弹性势能为Ep=mv2
D．两球经过圆弧轨道的时间相同
15．下列说法中正确的是（　　）
A．在物理学中，基本单位和常用单位一起组成了单位制。
B．当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲。
C．在物理学中既有大小又有方向的物理量，称为矢量，如力、速度、温度都是矢量。
D．亚里士多德认为：如果忽略阻力，轻重物体由静止释放，它们下落得一样快。
二、填空题
16．载着人的气球静止悬浮在空中，人的质量和气球（包括设备）的质量分别为60kg和300kg．气球离地面的高度为20m，为使人能安全着地，气球上悬挂的软梯长度需要 m．
17．质量为m，长为a的汽车由静止开始从质量为M，长为b的平板车一端行至另一端时，如图所示，汽车产生的位移大小是______，平板车产生位移大小是______。(地面光滑)
18．静止在水面上的船长为L、质量为M，一个质量为m的人站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，人对河岸的位移大小是_________
19．如图所示，气球吊着A、B两个重物以速度v匀速上升，已知A与气球 的总质量为m1，B的质量为m2，且m1>m2．某时刻A、B间细线断裂，当气球的速度增大为2v时，B的速度大为_______，方向_______．（不计空气阻力）
三、解答题
20．如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起，中间夹有少量炸药，静止于b处，A的质量是B的3倍。某时刻炸药爆炸，两物块突然分离，分别向左、右沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的，A与ab段的动摩擦因数为μ，重力加速度g，求：
(1)爆炸后物块B在b点的速度大小；
(2)物块A滑行的距离s。
21．火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。设质量为m的火箭由静止发射时，在极短的时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对地面的速率是u。
（1）求火箭在喷气后增加的速度Δv；
（2）比冲是用于衡量火箭引擎燃料利用效率的重要参数。所谓“比冲”，是指火箭发动机工作时，在一段时间内对火箭的冲量与这段时间内所消耗燃料的质量的比，数值上等于消耗单位质量的燃料时火箭获得的冲量。假设用F表示喷气过程中火箭获得的向前的推力，用τ表示火箭发动机的比冲，请根据题目信息写出比冲的定义式，并推导该火箭发动机比冲的决定式。
22．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。
23．如图所示，质量为的工件带有半径的光滑圆弧轨道，静止在光滑水平地面上，B为轨道的最低点，B点距地面高度。质量为的物块（可视为质点）从圆弧最高点A由静止释放，经B点后滑离工件，取。求：
(1)物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力；
(2)物块落地时距工件初始静止时右端位置的水平距离。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向后退，设船的质量为M，人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
人从船头到船尾，船对地面位移的大小为d，则人相对于地面的位移为，则有
解得
故选B。
3．A
【详解】
核反应过程系统动量守恒，以放出粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
原子核的动能
粒子的动能
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．根据动量守恒定律得
解得

两滑块的动能之比
A错误；
B．两滑块的动量大小之比为
B错误；
C．弹簧对两滑块的冲量大小之比
C正确；
D．弹簧对两滑块做功之比
D错误。
故选C。
5．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。
6．A
【详解】
A．运载火箭发射升空是运用动量守恒定律，利用反冲现象而实现的，爆竹飞上天空也是利用了反冲现象，所以A正确；
B．运动员跳高是利用动能转化为重力势能，所以B错误；
C．地球绕太阳运动是利用万有引力提供向心力，所以C错误；
D．离弦之箭中“离弦之箭”是由于物体具有惯性，所以D错误；
故选A。
7．A
【详解】
A．弹簧弹开两小球的过程，弹力相等，作用时间相同，根据冲量定义可知，弹力对A的冲量大小等于对B的冲量大小，A错误；
B．由动量守恒定律得
mv1＝Mv2
解得A球脱离弹簧时，B球获得的速度大小为
v2＝2 m/s
项B正确；
C．设A球运动到Q点时速度为v，对A球从P点运动到Q点的过程，由机械能守恒定律得
解得
v＝4 m/s
根据动量定理得
I＝mv－（－mv1）＝1 N·s
即A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为1 N·s，C正确；
D．若半圆轨道半径改为0.9 m，小球到达Q点的最小速度为
vC＝＝3 m/s
对A球从P点运动到Q点的过程，由机械能守恒定律
解得
小于小球到达Q点的临界速度vC，则A球不能到达Q点，D正确。
故不正确的选 A。
8．C
【详解】
由动量守恒定律
解得
故选C。
9．C
【详解】
8台发动机每秒钟可将3200kg的高温气体以3000m/s的速度喷出，由动量定理有
解得
则每台发动机的最大推力为，故C正确，ABD错误。
故选C。
10．D
【详解】
AB．人、船组成的系统在水平方向不受外力，系统动量守恒，人抛出鱼后，鱼做平抛运动，人的高度不变，则飞行时间不变，船头到船尾的距离不变，为使鱼始终可保证落入船头的舱内，所以人抛出鱼的速度不变，故AB错误；
CD．人船、鱼组成的系统动量守恒，开始时系统静止，动量为零，由动量守恒定律可知，最终，船是静止的；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，在抛鱼的过程中船要向右运动，最终船要向右移一些，故D正确，C错误。
故选D。
11．D
【详解】
AB．卫星贴近地面做匀速圆周运动的线速度大小设为v1，此速度为第一宇宙速度（v1=7.9km/s）
地球半径约为6400km，设空间站离地高度为h，则
解得
空间站距离地面的高度约为
h+R=420km+6400km=6820km
则
故AB错误；
C．若要增加空间站高度，由反冲原理，应开启发动机，朝运动的反方向喷气，故C错误；
D．由图可以看出3月份有段时间空间站的离地高度增加，说明发动机工作了一段时间，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
若其沿运动方向的正方向射出一物体P,物体P的速度一定增加，所以物体P一定做离心运动，所以物体P一定离开原来的轨道，对于火箭由于不清楚抛出物体P的速度大小，所以不能确定火箭的运动情况，故选B。
13．C
【详解】
A．小球由静止释放后，除重力做功外，小车对小球也做功，所以小球的机械能不守恒，故A错误；
B．小球由静止释放后，小球和小车组成的系统水平方向合力为零，所以水平方向的动量守恒，故B错误；
C．由动量守恒定律可知，系统水平方向动量守恒，初状态水平方向动量为零，当小球到达圆弧轨道左侧最高处时，相对小车静止，系统的末动量也为零，所以小车的速度为零，故C正确；
D．由水平方向的动量守恒可得小球从小车上圆形轨道右侧的最高点由静止释放，运动到最低点时，有
则有
可得
且
则可得
则小球运动到左侧做高点时，小车向右移动的距离为
所以小车的右边外侧不会伸出桌面右边缘，由动量守恒定律可得，小球从圆形轨道左侧的最高点由静止释放，运动到右侧做高点时，小车回到原来的位置，所以小车的左边外侧始终不会伸出桌面左边缘，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】
A．对两球组成的系统，由动量守恒定律可知
解得

两球进入圆弧轨道时的动能之比
选项A错误；
B．根据
可得两球进入圆弧轨道时对轨道的压力之比
选项B错误；
C．烧断细绳前，弹簧储存的弹性势能为
选项C正确；
D．设左边小圆弧所对圆心角为θ，则大圆弧所对圆心角为2π-θ两球经过圆弧轨道的时间之比
选项D错误。
故选C。
15．B
【详解】
A．在物理学中，基本单位和导出单位一起组成了单位制。故A错误；
B．当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲。故B正确；
C．在物理学中既有大小又有方向的物理量，称为矢量，如力、速度都是矢量。但是温度是标量，故C错误；
D．伽利略认为：如果忽略阻力，轻重物体由静止释放，它们下落得一样快。故D错误。
故选B。
16．24
【详解】
设人沿软梯滑至地面，软梯长度至少为L．以人和气球的系统为研究对象，竖直方向动量守恒，规定竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
0=mv1﹣Mv2…①
人沿软梯滑至地面时，气球上升的高度为L﹣h，速度大小：
v2=…②
人相对于地面下降的高度为h，速度大小为：
v1=…③
将②③代入①得
L=h=×20m=24m；
17．
【详解】
[1][2]设汽车的位移为s，平板车的位移为b-a-s，根据动量守恒
mvm=MvM
两边同乘t，则有
ms=M（b-a-s）
解得，汽车的位移
s=
平板车的位移
b-a-s=
18．ML/（M＋m）
【详解】
船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向后退，规定人的速度方向为正方向，由动量守恒定律有：mv-MV=0．
人从船头走到船尾，设船后退的距离为x，则人相对于地面的距离为L-x．则有：
解得：
人对河岸的位移：
19． 竖直向下
【详解】
[1]规定向上为正方向，根据动量守恒定律得：
（m1+m2）v=m1 2v+m2v′
解得：
[2]因为m1＞m2．所以v′为负值，可知方向竖直向下，
20．(1)；(2)
【详解】
(1)设物块A和B的质量分别为mA和mB，B在d处，由牛顿第二定律得
从b到d由动能定理得
联立解得
(2)系统动量守恒
A在滑行过程中，由动能定理
联立解得
21．（1）；（2），
【详解】
（1）在很短时间Δt内，研究火箭及其喷出的燃气组成的系统，可以不考虑火箭的重力，系统动量守恒
火箭在喷气后增加的速度
（2）比冲的定义式为
在很短时间Δt内，火箭受到的冲量
代入比冲的定义式，该火箭发动机比冲的决定式
即为比冲的决定式。
22．（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
23．(1)280N，方向竖直向下；(2)0m
【详解】
(1)物块从圆弧轨道顶端滑到B点过程中，物块和工件组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，则有
联立解得
在B点处，对物块有
解得
根据牛顿第三定律可知物块对轨道的压力大小，方向竖直向下
(2)物块滑离工件后做平抛运动的时间
物块从滑离工件到落地过程水平方向运动的距离
而工件在物块滑离前的运动过程中向左运动，设物块向右运动的距离为，工件向左运动的距离为，两者在水平方向动量守恒，则由水平方向动量守恒得
两边同乘于两者相互作用的时间得
又由位移关系得
联立解得
，
故物块落地时距工件开始静止时右端位置的水平距离为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页