高中新教材人教版物理同步练习 选择性必修第一册 第1章　6-反冲现象（Word版含答案）

6.反冲现象　火箭
基础巩固
1.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上,现欲离开冰面,下列方法中可行的是(　　)
A.向后踢腿
B.手臂向后甩
C.在冰面上滚动
D.脱下外衣水平抛出
2.如图所示,设质量为m0的炮弹运动到空中最高点时速度为v0,突然炸成两块,质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去,则另一块(　　)
A.一定沿v0的方向飞去
B.一定沿v0的反方向飞去
C.可能做自由落体运动
D.以上说法都不对
3.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.
4.如图所示,大气球质量为100 kg,载有质量为50 kg的人,静止在空气中距地面20 m高的地方,气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子。此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为了安全到达地面,则这绳长至少应为(可以把人看作质点)(　　)
A.10 m B.30 m
C.40 m D.60 m
5.将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)(　　)
A.30 kg·m/s
B.5.7×102 kg·m/s
C.6.0×102 kg·m/s
D.6.3×102 kg·m/s
6.如图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1 m/s。A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2 m/s。求此时B的速度大小和方向。
7.如图所示,在光滑水平面上有一小车,小车上固定一竖直杆,总质量为m0,杆顶系一长为l的轻绳,绳另一端系一质量为m的小球,绳被水平拉直处于静止状态,小球处于最右端。将小球由静止释放,求:
(1)小球摆到最低点时小球速度的大小;
(2)小球摆到最低点时小车向右移动的距离。
能力提升
1.(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两块,若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向,则(　　)
A.b的速度方向一定与原速度方向相反
B.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
C.a、b一定同时到达水平地面
D.在炸裂过程中,a、b受到的力大小一定相等
2.如图所示,有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(质量约为1 t)。一位同学想用一个卷尺粗略测量它的质量。他进行了如下操作:首先将船平行于码头岸边自由停泊,人轻轻从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长l。已知他的自身质量为m,水的阻力不计,则船的质量为(　　)
A. B.
C. D.
3.一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有向右的水平速度v0=2 m/s,它爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10 m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(　　)
4.平板车停在水平光滑的轨道上,平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出,落在平板车地板上的A点,A点距货箱的水平距离为l=4 m,如图所示。人的质量为m,车连同货箱的质量为m0=4m,货箱高度为h=1.25 m。求车在人跳出后到落到平板车地板前的反冲速度的大小。g取10 m/s2。
5.总质量为m的一颗返回式人造地球卫星沿半径为R的圆轨道绕地球运动到P点时,接到地面指挥中心发出的返回地面的指令,于是立即打开制动,卫星向原来运动方向喷出燃气以降低卫星速度并转到跟地球相切的椭圆轨道,如图所示。要使卫星对地速度降为原来的,卫星在P处应将质量为Δm的燃气以多大的对地速度向前喷出 (将连续喷气等效为一次性喷气,地球半径为R0,地面重力加速度为g。)
基础巩固
1答案:D
解析:踢腿、甩手不改变人整体的运动状态,故A、B不符合题意;因为水平冰面完全光滑,没有摩擦力,人在冰面上滚动无法移动,故C不符合题意;人与外衣组成的系统动量守恒,人脱去外衣抛出,人获得反向的速度,人可以离开冰面,故D符合题意。
2答案:C
解析:根据动量守恒得m0v0=mv+(m0-m)v',解得v'=。mv可能大于、小于或等于m0v0,所以v'可能小于、大于或等于零,C正确。
3答案:C
解析:炮弹与炮管在水平方向动量守恒,由m2v0cosθ=(m1-m2)v得v=,故选C。
4答案:B
解析:人与气球组成的系统动量守恒,设人的速度为v1,气球的速度为v2,运动时间为t。以人与气球组成的系统为研究对象,以向下为正方向,由动量守恒得m1v1-m2v2=0,则m1-m2=0,代入数据得s气球=s人=×20m=10m,则绳子长度l=s气球+s人=10m+20m=30m,即绳子至少30m长,故选B。
5答案:A
解析:设火箭的质量为m1,燃气的质量为m2。由题意可知,燃气的动量p2=m2v2=50×10-3×600kg·m/s=30kg·m/s。以火箭运动的方向为正方向,根据动量守恒定律可得,0=m1v1-m2v2,则火箭的动量大小为p1=m1v1=m2v2=30kg·m/s,所以A正确,B、C、D错误。
6答案:0.02 m/s　远离空间站方向
解析:以远离空间站方向为正方向,则v0=0.1m/s,vA=0.2m/s,由动量守恒定律得
(mA+mB)v0=mAvA+mBvB
解得vB=0.02m/s
方向为远离空间站方向。
7答案:(1)　(2)
解析:(1)取水平向右为正方向,设当小球到达最低点时其速度大小为v1,此时小车的速度大小为v2,则根据动量守恒与能量守恒可以得到
0=m0v2-mv1,mgl=m0
解得v1=,v2=。
(2)当小球到达最低点时,设小球向左移动的距离为s1,小车向右移动的距离为s2,根据动量守恒,有
ms1=m0s2,而且s1+s2=l
解得s1=,s2=。
能力提升
1答案:CD
解析:爆炸后系统的总机械能增加,但不能确定a、b两块的速度大小及b块的速度方向,所以A、B不能确定;因炸开后两者都做平抛运动,且高度相同,故C对;由牛顿第三定律知D对。
2答案:B
解析:设人走动的时候船的速度为v,人的速度为v',人从船尾走到船头用时为t,人的位移为l-d,船的位移为d,所以v=,v'=。以船的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有m0v-mv'=0,可得m0=m,解得小船的质量为m0=m,故B项正确。
3答案:B
解析:弹丸爆炸瞬间内力远大于外力,故爆炸瞬间动量守恒。因两弹片均水平飞出,飞行时间t==1s,取向右为正方向,由水平速度v=知,选项A中,v甲=2.5m/s,v乙=-0.5m/s;选项B中,v甲=2.5m/s,v乙=0.5m/s;选项C中,v甲=1m/s,v乙=2m/s;选项D中,v甲=-1m/s,v乙=2m/s。因爆炸瞬间动量守恒,故mv0=m甲v甲+m乙v乙,其中m甲=m,m乙=m,v0=2m/s,代入数值计算知选项B正确。
4答案:1.6 m/s
解析:人从货箱边跳离的过程,系统(人、车和货箱)在水平方向动量守恒,设人的水平速度是v1,车的反冲速度是v2,取向右为正方向,则mv1-m0v2=0,解得v2=v1
人跳离货箱后做平抛运动,车以速度v2做匀速运动,运动时间为t=s=0.5s。由图可知,在这段时间内人的水平位移x1和车的位移x2分别为x1=v1t,x2=v2t
由于x1+x2=l
即v1t+v2t=l
所以v2=m/s=1.6m/s。
5答案:
解析:卫星绕地球做半径为R的匀速圆周运动,设线速度为v,由万有引力提供圆周运动的向心力得G
在地球附近有G=mg
由以上两式得v=
设卫星在P点喷出的燃气对地速度为v1,此时卫星的速度为v2,
由题意知v2=v=
由卫星和燃气组成的系统动量守恒有
mv=Δmv1+(m-Δm)v2
代入v及v2得v1=
即应将质量为Δm的燃气以的对地速度向前喷出。
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