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.某科技小组的同学做火箭升空发射试验,火箭模型质量为1.00kg,注入燃料50g。点火后燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内全部喷出,喷出过程中重力和空气阻力可忽略。则在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为( )
A.30kg·m/s B.5.7×102kg·m/s
C.6.0×102kg·m/s D.6.3×102kg·m/s
2.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
3.质量为M、长为L的均匀长木板AB,放在光滑的地面上,有一半长度伸出坡外,在木板的A端站立一质量为m的人,开始时,人与木板都处于静止状态,现让人从A端走向B瑞,则下列说法中正确的是( )
A.这很危险,当人行至B端时,人和板将翻下坡底
B.尚未行至B端,只要人越过坡面与地面的交点C,人和板将翻下坡底
C.不用担心,人能安全地到达B并立于B端,人、板不会翻倒
D.人能不能安全地到达B并立于B端,不能一概而论,要视M与m的关系而定
4.如图所示,我国自行研制的第五代隐形战机“歼-20”以速度水平向右匀速飞行,到达目标地时,将质量为M的导弹自由释放,导弹向后喷出质量为m、对地速率为的燃气,则喷气后导弹的速率为( )
A. B. C. D.
5.质量为m的烟花弹竖直上升到最高点h处时爆炸成质量相等的两块碎片,两块碎片同时落地,落地点相距L,不计空气阻力,重力加速度大小为g,则烟花弹爆炸使两块碎片增加的机械能为( )
A. B. C. D.
6.2020年12月22日12时37分,长征八号运载火箭自中国文昌航天发射场发射升空,将新技术试验卫星等多颗卫星送入太阳同步轨道。假设其中一颗航天器质量为M,以速度v0在太空中飞行,某一时刻该航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出一定质量的气体,气体喷出时速度大小为v1,加速后航天器的速度大小为v2,则喷出气体的质量m为( )
A. B. C. D.
7.2021年5月15日,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后,最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆,设着陆器总质量为M,极短时间内瞬间喷射的燃气质量是m,为使着陆器经一次瞬间喷射燃气后,其下落的速率从v0减为v,需要瞬间喷出的燃气速率约为( )
A.v0-v B.(v0-v)
C.(v0-v)+v D.
8.如图所示,两块小木块和,中间夹上轻弹簧,用细线扎在一起,放在光滑的水平台面上,烧断细线,弹簧将小木块,弹出,最后落到水平地面上,根据图中的有关数据,可以判定下列说法中正确的有(弹簧原长远小于桌面长度)( )
A.小木块先落到地面上
B.两小木块质量之比
C.两小木块离开桌面时,动能之比
D.两小木块在空中飞行时所受的冲量大小之比
9.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
10.如图所示,光滑绝缘水平面上带有同种电荷的A、B两个小球质量分别为m1,m2,当相距一定距离时同时释放,在释放后的任一时刻,A、B两小球的下列关系正确的是( )
A.受力之比等于m1:m2
B.加速度之比等于m1:m2
C.动量之比等于m2:m1
D.动能之比等于m2:m1
11.我国发射的“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间站实现了完美对接。假设“神舟十一号”飞船到达对接点附近时对地的速度为v0,此时的质量为M。欲使飞船追上“天宫二号”实现对接,飞船需加速到v1,飞船发动机点火,将质量为m的燃气一次性向后喷出,燃气对地向后的速度大小为v2,不考虑飞船加速过程中的变轨,则在这个过程中,下列各表达式正确的是( )
A.Mv0=Mv1+mv2
B.Mv0=Mv1-mv2
C.Mv0=(M-m)v1+mv2
D.Mv0=(M-m)v1-mv2
12.平静的水面上停着一只小船,船头站立着一个人,人的质量为m=50kg,船的质量为M=100kg ,从某时刻起,人以v=10m/s的速度向船尾走去,走到船尾时他突然停止走动。不计水对船的阻力,船长为L=6m,则下列说法正确的是( )
A.人在船上走动过程中,船的速度为5m/s
B.人在船上走动过程中,船的位移是人的位移的2倍
C.走动时人的动量大于小船的动量
D.人突然停止走动后,小船由于惯性的缘故还会继续运动
13.如图所示,装有炮弹的火炮总质量为m1,炮弹的质量为m2,炮弹射出炮口时对地的速率为v0,若炮管与水平地面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为(设水平面光滑)( )
A.v0 B. C. D.
14.光滑水平桌面上有A、B两个物体,A的质量是B的k倍。将一轻弹簧置于A、B之间,用外力缓慢压A、B。撤去外力后,A、B开始运动,A和B的动量大小的比值为( )
A. B.1 C. D.k
15.下列运动不属于反冲运动的有( )
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.火箭升空
二、填空题
16.火箭飞行的工作原理是什么?
17.质量为100kg的小船沿东西方向静止在水面上,船两端站有质量分别为40kg和60kg的甲、乙两人,当甲、乙两人同时以3m/s的速率向东、向西跳入水中后,小船的速度大小为________m/s,方向向_______。
18.火箭工作原理:喷气式飞机和火箭的飞行应用了______的原理,它们靠______的反冲作用而获得巨大的速度。
19.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,船移动的距离是____.
三、解答题
20.某人以大小为v0、方向与水平向右方向夹角的初速度斜向上抛出一颗手榴弹,手榴弹到达最高点时炸成质量分别为m和3m的两块。其中质量大的一块沿着手榴弹爆炸前瞬间的速度方向以大小v0的速度飞行。不计空气阻力,不计炸药质量。求:
(1)手榴弹在最高点的速度v1的大小和方向;
(2)质量较小的另一块弹片速度v2的大小和方向;
(3)爆炸过程转化为弹片动能的化学能E。
21.以与水平方向成60°角斜向上的初速度v0射出的炮弹,到达最高点时因爆炸分成质量分别为m和2m的两块,其中质量为2m的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行。求:
(1)质量较小的那一块弹片速度的大小和方向;
(2)爆炸过程中有多少化学能转化为炮弹的动能?
22.“愤怒的小鸟”是按物理规律设置的一款游戏。用弹枪将一只质量为M=3kg的鸟从水平地面发射,弹枪释放的弹性势能为EP=1200J,该鸟运动到离地h=20m的最高点时发生爆炸,变为三只质量为m=1kg的小鸟。爆炸之后瞬间三只小鸟速度均沿同一水平方向,且中间的一只小鸟的速度和爆炸前没有区别,落地的时候离发射处最近的和最远的小鸟相距为d=40m。g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)爆炸前鸟的速度多大?
(2)爆炸后瞬间另两只小鸟的速度分别为多少?
(3)爆炸前后小鸟们的动能增加多少?
23.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。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】
火箭喷出气体后,对火箭和燃料系统的动量守恒,则根据动量守恒定律
可得火箭的动量大小
故选A。
2.D
【详解】
A.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;
B.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;
CD.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。
故选D。
3.C
【详解】
地面光滑,水平方向,木板和人都只受到摩擦力作用,设向右为正,为人的速度大小,为木板速度大小,由于系统动量守恒,则有
即
如果
,则,人走到C点之前木板的B点已经到达C点,人不会掉下
m=M,则,人走到C点的时候,B端点到达C点,人也不会掉下
m木板的位移为d,人的位移为,根据动量守恒
由于运动时间一样,则有
m
即
整理
根据图可知,左右各有长度的木板力矩平衡掉了,如果m的力矩大于左端2d长的木板产生的力矩,则会掉下去,小于则不会掉下去。人的力矩为
2d长度木板力矩为
联立解得,2d长度木板力矩为
则
所以人不会掉下来
ABD错误,C正确。
故选C。
4.A
【详解】
设导弹飞行的方向为正方向,由动量守恒定律
解得
故选A。
5.C
【详解】
烟花弹竖直上升到最高点爆炸成质量相等的两块碎片,则根据动量守恒,则
两块碎片同时落地,说明碎片的速度是水平速度,根据
烟花弹爆炸使两块碎片增加的机械能
解得
故选C。
6.C
【详解】
规定航天器的速度方向为正方向,发动机喷气过程中系统动量守恒,故由动量守恒定律可得
解得
故选C。
7.C
【详解】
喷射燃气的过程动量守恒,有
解得
故选C。
8.D
【详解】
A.两木块被弹簧弹开后离开桌面做平抛运动,下落的高度相同,则下落时运动的时间相同,物块B平抛的位移较大,则抛出时B的速度较大,物块B在桌面上运动的时间较短,则小木块B先落到地面上,A错误;
B.物块B做平抛的水平射程等于A的2倍,则
根据动量守恒定律
两小木块质量之比
B错误;
C.两小木块离开桌面时,动能之比
C错误;
D.两小木块在空中飞行时所受的冲量大小
IG=mgt
在空中运动的时间相等,则所受的冲量之比
D正确。
故选D。
9.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。
10.D
【详解】
A.两电荷之间的作用力为相互作用力,则受力之比等于1:1,选项A错误;
B.根据F=ma可知,加速度之比等于m2:m1,选项B错误;
C.两电荷组成的系统受合外力为零,则总动量守恒,则
p1-p2=0
即动量之比等于1:1,选项C错误;
D.根据
可知,动能之比等于m2:m1,选项D正确。
故选D。
11.D
【详解】
选飞船向上飞行的速度方向为正方向,飞船发动机点火喷出燃气过程动量守恒。
由动量守定律得
故选D。
12.A
【详解】
A.对船和人组成的系统,水平方向上动量守恒,以人速度方向为正方向,由动量守恒定律得
得
故A正确;
B.人从船头走到船尾,设人和船对地发生的位移大小分别为s1和s2,以人速度方向为正方向,由动量守恒定律得
又
解得
,
即人的位移是船的2倍,故B错误;
C.由系统动量守恒可知,走动时人的动量与小船的动量等大反向,故C错误;
D.人“突然停止走动”是指人和船相对静止,设这时人、船的速度为v,则
(M+m)v=0
所以
v=0
说明船的速度立即变为零,故D错误。
故选A。
13.C
【详解】
由于炮弹的重力作用,火炮发射炮弹的过程只有水平方向动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律可得
m2v0cosθ-(m1-m2)v=0
解得
C正确。
故选C。
14.B
【详解】
设A和B的动量大小分别为pA和pB,由于系统初动量为零,且A、B被弹开后运动方向相反,则根据动量守恒定律有
即
故选B。
15.A
【详解】
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;A正确;
BCD.系统在内力作用下,当一部分向某一方向的动量发生变化时,剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象,所以,发射炮弹后炮身后退,是反冲现象;喷气式飞机是利用飞机与气体间的相互作用,而促进飞机前进的,故属于反冲运动;火箭升空是利用反冲原理,是反冲现象,BCD错误。
故选A。
16.见解析
【详解】
火箭靠向后连续喷射高速气体飞行,利用了反冲原理.
17. 0.6 东
考查动量守恒定律。
【详解】
[1][2].甲乙船三者组成的系统动量守恒,取向东为正方向,则:
代入数据解得;速度v为正值,方向向东。
18. 反冲 喷出气流
【详解】
略
19.
【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
mv1 Mv2=0
人从船头走到船尾,设船后退的距离为x,则人相对于地面行走的距离为L x,则有
解得
20.(1) v0 ;方向向右;(2) v0;方向与原来运动的方向相反.(3)
【详解】
(1)根据平行四边形定则知,手榴弹到达最高点的速度
v1=v0cos60°=v0
方向向右;
(2)两块弹片组成的系统水平方向上动量守恒,规定质量大的一块运动方向为正方向,结合动量守恒定律得
4mv1=3m v0+mv2
解得
v2= v0
方向与原来运动的方向相反.
(3)爆炸过程转化为弹片动能的化学能
21.(1)2.5v0,方向与爆炸前炮弹运动的方向相反;(2)
【详解】
(1)斜抛的炮弹在水平方向上做匀速直线运动,则炮弹在最高点爆炸前的速度为
v1=v0cos60°=
设炮弹在最高点爆炸前的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
3mv1=2mv1′+mv2
又v1′=2v0,解得v2=-2.5v0,负号表示速度方向与规定的正方向相反。
(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等于动能的增量,所以转化为动能的化学能为
22.(1) 20m/s;(2) 10m/s和30m/s;(3) 100J
【详解】
(1)根据机械能守恒定律
代入数据得
(2)根据平抛运动的规律有
得
最远和最近的小鸟的速度之差为
根据动量守恒定律知,三只小鸟水平方向上的速度之差相等,则爆炸后瞬间另两只小鸟的速度分别为10m/s和30m/s。
(3)动能增加量为
23.(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
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页