选择性必修一第一章 动量守恒定律 第5-6节综合拔高练 五年高考练【xm】
一、碰撞问题
1.(2020·新课标Ⅲ)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动,甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为( )
A.3 J B.4 J C.5 J D.6 J
【答案】A
【知识点】机械能
【解析】【解答】由v-t图可知,碰前甲、乙的速度分别为 , ;碰后甲、乙的速度分别为 , ,甲、乙两物块碰撞过程中,由动量守恒得
解得
则损失的机械能为
解得
故答案为:A。
【分析】v-t图像中,横坐标为时间,纵坐标为速度,以此读出两个物体的初末速度,利用末状态的机械能减去初状态的机械能即为系统损失的机械能。
2.(2020·北京)在同一竖直平面内,3个完全相同的小钢球(1号、2号、3号)悬挂于同一高度;静止时小球恰能接触且悬线平行,如图所示。在下列实验中,悬线始终保持绷紧状态,碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是( )
A.将1号移至高度 释放,碰撞后,观察到2号静止、3号摆至高度 。若2号换成质量不同的小钢球,重复上述实验,3号仍能摆至高度
B.将1、2号一起移至高度 释放,碰撞后,观察到1号静止,2、3号一起摆至高度 ,释放后整个过程机械能和动量都守恒
C.将右侧涂胶的1号移至高度 释放,1、2号碰撞后粘在一起,根据机械能守恒,3号仍能摆至高度
D.将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度 释放,碰撞后,2、3号粘在一起向右运动,未能摆至高度 ,释放后整个过程机械能和动量都不守恒
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件;动量守恒定律
【解析】【解答】A.1号球与质量不同的2号球相碰撞后,1号球速度不为零,则2号球获得的动能小于1号球撞2号球前瞬间的动能,所以2号球与3号球相碰撞后,3号球获得的动能也小于1号球撞2号球前瞬间的动能,则3号不可能摆至高度 ,A不符合题意;
B.1、2号球释放后,三小球之间的碰撞为弹性碰撞,且三小球组成的系统只有重力做功,所以系统的机械能守恒,但整个过程中,系统所受合外力不为零,所以系统动量不守恒,B不符合题意;
C.1、2号碰撞后粘在一起,为完全非弹性碰撞,碰撞过程有机械能损失,所以1、2号球再与3号球相碰后,3号球获得的动能不足以使其摆至高度 ,C不符合题意;
D.碰撞后,2、3号粘在一起,为完全非弹性碰撞,碰撞过程有机械能损失,且整个过程中,系统所受合外力不为零,所以系统的机械能和动量都不守恒,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】如果一个系统不受到外力的作用,那么动量就是守恒的,如果一个系统,除重力外,不受到外力和非保守内力,那么这个系统机械能守恒,结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
3.(2020高三上·广州月考)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为( )
A. v B. v C. v D. v
【答案】B
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设滑板的速度为 ,小孩和滑板动量守恒得: ,解得: ,B符合题意.
故答案为:B
【分析】两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律列方程分析求解即可。
二、多物体、多过程问题中的动量守恒定律的应用
4.(2020·新课标Ⅱ)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为( )
A.48 kg B.53 kg C.58 kg D.63 kg
【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设运动员和物块的质量分别为 、 规定运动员运动的方向为正方向,运动员开始时静止,第一次将物块推出后,运动员和物块的速度大小分别为 、 ,则根据动量守恒定律
解得
物块与弹性挡板撞击后,运动方向与运动员同向,当运动员再次推出物块
解得
第3次推出后
解得
依次类推,第8次推出后,运动员的速度
根据题意可知
解得
第7次运动员的速度一定小于 ,则
解得
综上所述,运动员的质量满足
AD不符合题意,BC符合题意。
故答案为:BC。
【分析】运动员和木箱两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律,对每一次的碰撞列方程,一共碰撞八次,按照顺序逐一分析求解即可。
5.(2020·天津)长为l的轻绳上端固定,下端系着质量为 的小球A,处于静止状态。A受到一个水平瞬时冲量后在竖直平面内做圆周运动,恰好能通过圆周轨迹的最高点。当A回到最低点时,质量为 的小球B与之迎面正碰,碰后A、B粘在一起,仍做圆周运动,并能通过圆周轨迹的最高点。不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)A受到的水平瞬时冲量I的大小;
(2)碰撞前瞬间B的动能 至少多大?
【答案】(1)解:A恰好能通过圆周轨迹的最高点,此时轻绳的拉力刚好为零,设A在最高点时的速度大小为v,由牛顿第二定律,有 ①
A从最低点到最高点的过程中机械能守恒,取轨迹最低点处重力势能为零,设A在最低点的速度大小为 ,有 ②
由动量定理,有 ③
联立①②③式,得 ④
(2)解:设两球粘在一起时速度大小为 ,A、B粘在一起后恰能通过圆周轨迹的最高点,需满足 ⑤
要达到上述条件,碰后两球速度方向必须与碰前B的速度方向相同,以此方向为正方向,设B碰前瞬间的速度大小为 ,由动量守恒定律,有 ⑥
又 ⑦
联立①②⑤⑥⑦式,得碰撞前瞬间B的动能 至少为 ⑧
【知识点】动能定理的综合应用;动量守恒定律;竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】(1)当小球恰好经过最高点的时候,只有重力提供向心力,对小球进行受力分析,利用向心力公式求解此时的速度,利用动能定理求解最低点的速度,利用动量定理求解冲量即可;
(2)A、B两个物体组成系统动量守恒和机械能守恒,利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解即可。
三、应用实践
6.(2019高三上·哈尔滨月考)图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气式发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率v0向+x方向平动。要使探测器改为向+x偏-y 60°的方向以原来的速率v0平动,则可( )
A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间
B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间
C.开动P4适当时间
D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间
【答案】A
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】先开动P1适当时间,探测器受到的推力沿-x轴方向,探测器沿+x轴减速运动,再开动P4适当时间,又产生沿-y轴方向的推力,探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向,并以原来的速率v0平动,A符合题意.先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,再开动P2适当时间,又产生沿+y轴方向的推力,探测器的合速度沿第一象限.B不符合题意.先开动P4适当时间,探测器受到的推力沿-y轴方向,将获得沿-y轴的速度,沿x轴方向的速率不变,速度大于v0.C不符合题意.先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,速率大于v0.再开动P4适当时间,探测器又受到的推力沿-y轴方向,将获得沿-y轴的速度,合速度大于v0.D不符合题意.
故答案为:A。
【分析】结合探测器的末速度,把末速度分解到x轴和y轴,结合此时的两个方向的速度,调节4个喷气发动机即可。
7.(2019高三上·常宁月考)“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着大风筝,设想利用火箭的推力,飞上天空,然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)总质量为M,点燃火箭后在极短的时间内,质量为m的炽热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A.火箭的推力来源于燃气对它的反作用力
B.在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为
C.喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为
D.在火箭喷气过程中,万户及所携设备机械能守恒
【答案】A,B
【知识点】动量守恒定律;竖直上抛运动
【解析】【解答】A.火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力,A符合题意;
B.在燃气喷出后的瞬间,视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统,动量守恒,设火箭的速度大小为v,规定火箭运动方向为正方向,则有
解得火箭的速度大小为
B符合题意;
C.喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动,根据运动学公式可得上升的最大高度为
C不符合题意;
D.在火箭喷气过程中,燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功,所以万户及所携设备机械能不守恒,D不符合题意。
故答案为:AB。
【分析】火箭和喷出的气体两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律列方程分析求解速度;气体喷完之后,设备做竖直上抛运动,结合设备的末速度利用运动学公式求解上升高度。
四、迁移创新
8.某科技小组学习了反冲现象后,设计了以下实验。
如图甲所示,小车上固定一个右端开口的小管,管口刚好与小车右端对齐。小管内装有一根质量可忽略不计的硬弹簧,小车与管的总质量为M=0.2 kg。将一个大小合适、质量为m=0.05 kg的小球压入管内,管口的锁定装置既可控制小球不弹出,也可通过无线遥控解锁。小球弹出时间极短,在管内运动的摩擦可忽略。该小组利用此装置完成以下实验。
实验一:测量弹簧储存的弹性势能
如图乙所示,将该装置放在水平桌面上,小车右端与桌面右端对齐,并在小车右端悬挂重垂线到地面,标记出O点。固定小车,解锁后,小球水平飞出,落到地面上的A点。测得OA的距离为x=2.4 m,小球抛出点的竖直高度为h=0.8 m。g取10 m/s2。
实验二:对小车反冲距离的理论预测与实验检验
如图丙所示,将该装置放在水平地面上静止不动,解除锁定,小球弹出瞬间小车向相反方向运动。已知地面对小车的阻力恒为车对地面压力的k倍(k=0.3)。该小组在实验一的基础上,先通过理论计算得出小车反冲距离的预测值为s,再通过实验测得反冲距离的实际值为s'。
(1)求小球锁定时弹簧储存的弹性势能Ep;
(2)请你帮助该小组计算小车反冲距离的预测值s;
(3)请分析说明根据现有信息能否预测s'与s的大小关系。
【答案】(1)解:小球弹出后做平抛运动,则
h= gt2①
x=v0t ②
小球弹出过程中,小球与弹簧组成的系统机械能守恒,则
Ep= m ③
联立①②③式可得Ep=
代入数据可得Ep=0.9 J
(2)解:设向右为正方向,在小球弹出过程中,小球与小车组成的系统动量守恒、机械能守恒,则
0=mv1-Mv2④
Ep= m + M ⑤
小球弹出后,小车在地面阻力作用下逐渐减速为零的过程中,由动能定理得
-kMgs=0- M ⑥
联立④⑤⑥式可得
s= Ep⑦
代入数据可得s=0.3 m
(3)解:仅根据现有信息,不能预测s'与s的大小关系。理由如下:
第一:在实验一中,上述计算弹簧储存的弹性势能Ep时,由于没有考虑小球运动过程中所受阻力的影响,使得Ep的预测值比实际值偏小,由⑦式可知预测值s将偏小。
第二:在实验二中,上述预测值计算时没有考虑弹出小球过程中地面摩擦的影响,使得小车速度v2的预测值要比实际值偏大;同时,在上述预测值计算中,也没有考虑小车反冲过程中所受空气阻力的影响,由⑥式可知,均致使预测值s偏大。
综上,仅根据现有信息,无法比较上述偏差的大小关系,所以不能预测s'与s的大小关系。
【知识点】动能定理的综合应用;平抛运动
【解析】【分析】(1)小球弹出后做平抛运动,利用平抛运动的位移公式可以求出小球初速度的大小,结合能量守恒定律可以求出弹性势能的大小;
(2)当小球与车子为系统,利用动量守恒定律及机械能守恒定律可以求出其小车的速度大小,结合动能定理可以求出小车减少的位移大小;
(3)由于实验中没有考虑控制阻力的影响所以不能预测位移的关系。
1 / 1选择性必修一第一章 动量守恒定律 第5-6节综合拔高练 五年高考练【xm】
一、碰撞问题
1.(2020·新课标Ⅲ)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动,甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为( )
A.3 J B.4 J C.5 J D.6 J
2.(2020·北京)在同一竖直平面内,3个完全相同的小钢球(1号、2号、3号)悬挂于同一高度;静止时小球恰能接触且悬线平行,如图所示。在下列实验中,悬线始终保持绷紧状态,碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是( )
A.将1号移至高度 释放,碰撞后,观察到2号静止、3号摆至高度 。若2号换成质量不同的小钢球,重复上述实验,3号仍能摆至高度
B.将1、2号一起移至高度 释放,碰撞后,观察到1号静止,2、3号一起摆至高度 ,释放后整个过程机械能和动量都守恒
C.将右侧涂胶的1号移至高度 释放,1、2号碰撞后粘在一起,根据机械能守恒,3号仍能摆至高度
D.将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度 释放,碰撞后,2、3号粘在一起向右运动,未能摆至高度 ,释放后整个过程机械能和动量都不守恒
3.(2020高三上·广州月考)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为( )
A. v B. v C. v D. v
二、多物体、多过程问题中的动量守恒定律的应用
4.(2020·新课标Ⅱ)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为( )
A.48 kg B.53 kg C.58 kg D.63 kg
5.(2020·天津)长为l的轻绳上端固定,下端系着质量为 的小球A,处于静止状态。A受到一个水平瞬时冲量后在竖直平面内做圆周运动,恰好能通过圆周轨迹的最高点。当A回到最低点时,质量为 的小球B与之迎面正碰,碰后A、B粘在一起,仍做圆周运动,并能通过圆周轨迹的最高点。不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)A受到的水平瞬时冲量I的大小;
(2)碰撞前瞬间B的动能 至少多大?
三、应用实践
6.(2019高三上·哈尔滨月考)图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气式发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率v0向+x方向平动。要使探测器改为向+x偏-y 60°的方向以原来的速率v0平动,则可( )
A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间
B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间
C.开动P4适当时间
D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间
7.(2019高三上·常宁月考)“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着大风筝,设想利用火箭的推力,飞上天空,然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)总质量为M,点燃火箭后在极短的时间内,质量为m的炽热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A.火箭的推力来源于燃气对它的反作用力
B.在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为
C.喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为
D.在火箭喷气过程中,万户及所携设备机械能守恒
四、迁移创新
8.某科技小组学习了反冲现象后,设计了以下实验。
如图甲所示,小车上固定一个右端开口的小管,管口刚好与小车右端对齐。小管内装有一根质量可忽略不计的硬弹簧,小车与管的总质量为M=0.2 kg。将一个大小合适、质量为m=0.05 kg的小球压入管内,管口的锁定装置既可控制小球不弹出,也可通过无线遥控解锁。小球弹出时间极短,在管内运动的摩擦可忽略。该小组利用此装置完成以下实验。
实验一:测量弹簧储存的弹性势能
如图乙所示,将该装置放在水平桌面上,小车右端与桌面右端对齐,并在小车右端悬挂重垂线到地面,标记出O点。固定小车,解锁后,小球水平飞出,落到地面上的A点。测得OA的距离为x=2.4 m,小球抛出点的竖直高度为h=0.8 m。g取10 m/s2。
实验二:对小车反冲距离的理论预测与实验检验
如图丙所示,将该装置放在水平地面上静止不动,解除锁定,小球弹出瞬间小车向相反方向运动。已知地面对小车的阻力恒为车对地面压力的k倍(k=0.3)。该小组在实验一的基础上,先通过理论计算得出小车反冲距离的预测值为s,再通过实验测得反冲距离的实际值为s'。
(1)求小球锁定时弹簧储存的弹性势能Ep;
(2)请你帮助该小组计算小车反冲距离的预测值s;
(3)请分析说明根据现有信息能否预测s'与s的大小关系。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】机械能
【解析】【解答】由v-t图可知,碰前甲、乙的速度分别为 , ;碰后甲、乙的速度分别为 , ,甲、乙两物块碰撞过程中,由动量守恒得
解得
则损失的机械能为
解得
故答案为:A。
【分析】v-t图像中,横坐标为时间,纵坐标为速度,以此读出两个物体的初末速度,利用末状态的机械能减去初状态的机械能即为系统损失的机械能。
2.【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件;动量守恒定律
【解析】【解答】A.1号球与质量不同的2号球相碰撞后,1号球速度不为零,则2号球获得的动能小于1号球撞2号球前瞬间的动能,所以2号球与3号球相碰撞后,3号球获得的动能也小于1号球撞2号球前瞬间的动能,则3号不可能摆至高度 ,A不符合题意;
B.1、2号球释放后,三小球之间的碰撞为弹性碰撞,且三小球组成的系统只有重力做功,所以系统的机械能守恒,但整个过程中,系统所受合外力不为零,所以系统动量不守恒,B不符合题意;
C.1、2号碰撞后粘在一起,为完全非弹性碰撞,碰撞过程有机械能损失,所以1、2号球再与3号球相碰后,3号球获得的动能不足以使其摆至高度 ,C不符合题意;
D.碰撞后,2、3号粘在一起,为完全非弹性碰撞,碰撞过程有机械能损失,且整个过程中,系统所受合外力不为零,所以系统的机械能和动量都不守恒,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】如果一个系统不受到外力的作用,那么动量就是守恒的,如果一个系统,除重力外,不受到外力和非保守内力,那么这个系统机械能守恒,结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
3.【答案】B
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设滑板的速度为 ,小孩和滑板动量守恒得: ,解得: ,B符合题意.
故答案为:B
【分析】两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律列方程分析求解即可。
4.【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设运动员和物块的质量分别为 、 规定运动员运动的方向为正方向,运动员开始时静止,第一次将物块推出后,运动员和物块的速度大小分别为 、 ,则根据动量守恒定律
解得
物块与弹性挡板撞击后,运动方向与运动员同向,当运动员再次推出物块
解得
第3次推出后
解得
依次类推,第8次推出后,运动员的速度
根据题意可知
解得
第7次运动员的速度一定小于 ,则
解得
综上所述,运动员的质量满足
AD不符合题意,BC符合题意。
故答案为:BC。
【分析】运动员和木箱两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律,对每一次的碰撞列方程,一共碰撞八次,按照顺序逐一分析求解即可。
5.【答案】(1)解:A恰好能通过圆周轨迹的最高点,此时轻绳的拉力刚好为零,设A在最高点时的速度大小为v,由牛顿第二定律,有 ①
A从最低点到最高点的过程中机械能守恒,取轨迹最低点处重力势能为零,设A在最低点的速度大小为 ,有 ②
由动量定理,有 ③
联立①②③式,得 ④
(2)解:设两球粘在一起时速度大小为 ,A、B粘在一起后恰能通过圆周轨迹的最高点,需满足 ⑤
要达到上述条件,碰后两球速度方向必须与碰前B的速度方向相同,以此方向为正方向,设B碰前瞬间的速度大小为 ,由动量守恒定律,有 ⑥
又 ⑦
联立①②⑤⑥⑦式,得碰撞前瞬间B的动能 至少为 ⑧
【知识点】动能定理的综合应用;动量守恒定律;竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】(1)当小球恰好经过最高点的时候,只有重力提供向心力,对小球进行受力分析,利用向心力公式求解此时的速度,利用动能定理求解最低点的速度,利用动量定理求解冲量即可;
(2)A、B两个物体组成系统动量守恒和机械能守恒,利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解即可。
6.【答案】A
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】先开动P1适当时间,探测器受到的推力沿-x轴方向,探测器沿+x轴减速运动,再开动P4适当时间,又产生沿-y轴方向的推力,探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向,并以原来的速率v0平动,A符合题意.先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,再开动P2适当时间,又产生沿+y轴方向的推力,探测器的合速度沿第一象限.B不符合题意.先开动P4适当时间,探测器受到的推力沿-y轴方向,将获得沿-y轴的速度,沿x轴方向的速率不变,速度大于v0.C不符合题意.先开动P3适当时间,探测器受到的推力沿+x轴方向,将沿+x轴加速运动,速率大于v0.再开动P4适当时间,探测器又受到的推力沿-y轴方向,将获得沿-y轴的速度,合速度大于v0.D不符合题意.
故答案为:A。
【分析】结合探测器的末速度,把末速度分解到x轴和y轴,结合此时的两个方向的速度,调节4个喷气发动机即可。
7.【答案】A,B
【知识点】动量守恒定律;竖直上抛运动
【解析】【解答】A.火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力,A符合题意;
B.在燃气喷出后的瞬间,视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统,动量守恒,设火箭的速度大小为v,规定火箭运动方向为正方向,则有
解得火箭的速度大小为
B符合题意;
C.喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动,根据运动学公式可得上升的最大高度为
C不符合题意;
D.在火箭喷气过程中,燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功,所以万户及所携设备机械能不守恒,D不符合题意。
故答案为:AB。
【分析】火箭和喷出的气体两个物体组成系统动量守恒,利用动量守恒定律列方程分析求解速度;气体喷完之后,设备做竖直上抛运动,结合设备的末速度利用运动学公式求解上升高度。
8.【答案】(1)解:小球弹出后做平抛运动,则
h= gt2①
x=v0t ②
小球弹出过程中,小球与弹簧组成的系统机械能守恒,则
Ep= m ③
联立①②③式可得Ep=
代入数据可得Ep=0.9 J
(2)解:设向右为正方向,在小球弹出过程中,小球与小车组成的系统动量守恒、机械能守恒,则
0=mv1-Mv2④
Ep= m + M ⑤
小球弹出后,小车在地面阻力作用下逐渐减速为零的过程中,由动能定理得
-kMgs=0- M ⑥
联立④⑤⑥式可得
s= Ep⑦
代入数据可得s=0.3 m
(3)解:仅根据现有信息,不能预测s'与s的大小关系。理由如下:
第一:在实验一中,上述计算弹簧储存的弹性势能Ep时,由于没有考虑小球运动过程中所受阻力的影响,使得Ep的预测值比实际值偏小,由⑦式可知预测值s将偏小。
第二:在实验二中,上述预测值计算时没有考虑弹出小球过程中地面摩擦的影响,使得小车速度v2的预测值要比实际值偏大;同时,在上述预测值计算中,也没有考虑小车反冲过程中所受空气阻力的影响,由⑥式可知,均致使预测值s偏大。
综上,仅根据现有信息,无法比较上述偏差的大小关系,所以不能预测s'与s的大小关系。
【知识点】动能定理的综合应用;平抛运动
【解析】【分析】(1)小球弹出后做平抛运动,利用平抛运动的位移公式可以求出小球初速度的大小,结合能量守恒定律可以求出弹性势能的大小;
(2)当小球与车子为系统,利用动量守恒定律及机械能守恒定律可以求出其小车的速度大小,结合动能定理可以求出小车减少的位移大小;
(3)由于实验中没有考虑控制阻力的影响所以不能预测位移的关系。
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