1.6　反冲现象　火箭同步练习-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

6　反冲现象　火箭建议用时:40分钟
◆ 知识点一　反冲
1.如图所示的图片所描述的事例或应用中,没有利用反冲运动原理的是 (　)
2.一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力.以下关于喷气方向的描述中正确的是　　 (　)
A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气
B.探测器加速运动时,竖直向下喷气
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气
D.探测器匀速运动时,不需要喷气
◆ 知识点二　火箭原理
3.我国的“长征”系列运载火箭已经成功发射了数百颗不同用途的卫星.火箭升空过程中向后喷出高速气体,从而获得较大的向前速度.火箭飞行所能达到的最大速度是燃料燃尽时火箭获得的速度.影响火箭最大速度的因素是 (　)
A.火箭向后喷出的气体速度
B.火箭开始飞行时的质量
C.火箭喷出的气体总质量
D.火箭喷出的气体速度和火箭始、末质量比
4.静止的实验火箭总质量为M,当它以对地速度v0喷出质量为Δm的高温气体后,火箭的速度为 (　)
A. B.- C. D.-
5.[2022·丽水中学月考] 竖直发射的火箭质量为6×103 kg.已知每秒钟喷出气体的质量为200 kg,重力加速度g取10 m/s2.若要使火箭最初能得到20 m/s2的向上的加速度,则喷出气体的速度应为 (　)
A.700 m/s B.800 m/s
C.900 m/s D.1000 m/s
6.我国火箭军东风中程弹道导弹点火升空时的发射情景如图所示,点火前东风导弹的总质量为M(含气体),点火后在极短时间内东风导弹以相对地面的速度v0向后高速喷出质量为Δm的炽热气体.若喷气过程内力远大于导弹受到的重力,则东风导弹获得的速度大小为 (　)
A.v0 B.v0 C.v0 D.v0
◆ 知识点三　“人船模型”问题
7.一只质量约为180 kg的小船漂浮在静水中,当人从船尾走向船头时,小船也发生了移动,忽略水的阻力,以下是某同学利用有关物理知识分析人与船相互作用过程时所画出的草图(如图所示),图中虚线部分为人走到船头时的情景(已知人的质量小于小船的质量).请用有关物理知识判断图中所描述物理情景正确的是　 (　)
8.(多选)某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”.该同学到实验室里,将一质量为M、长为L的滑块置于水平气垫导轨上(不计摩擦)并接通电源.该同学又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端,在食物的诱惑下,蜗牛从该端移动到另一端.下面说法正确的是 (　)
A.只有蜗牛运动,滑块不运动
B.滑块相对地的位移是L
C.蜗牛相对地的位移是滑块的倍
D.滑块与蜗牛运动的距离之和为L
9.[2022·杭州二中月考] 如图所示,有一边长为0.1 m的正方体木块,静止于光滑水平面上,木块内部有一从顶面贯通至底面的通道,已知木块质量为M=3 kg,一个质量为m=1 kg的小球由静止开始从如图所示轨道的一端运动到另一端,在该过程中,木块的位移为 (　)
A.0.750 m B.0.075 m
C.0.025 m D.0.250 m
10.[2021·浙江1月选考] 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.遥控器引爆瞬间开始计时,在5 s末和6 s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340 m/s,忽略空气阻力.下列说法正确的是(g取10 m/s2) (　)
A.两个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80 m
C.爆炸后质量大的碎块的初速度为68 m/s
D.爆炸后两个碎块落地点之间的水平距离为340 m
11.(多选)静的湖面上有一条长为L小船,小船的左右两端分别站着质量为m1和m2的两个人A和B,且m1>m2,船的质量为M,现两人都向对方所在的船头走去,最终实现两人位置互换,不考虑水的阻力,则以下说法正确的是 (　)
A.从开始到最终,船的位移向右
B.船的位移大小与谁先开始运动有关
C.船的位移大小为L
D.无论人如何运动,人停则船停,船最终的位移大小也与谁先运动无关
12.(多选)[2022·绍兴一中期中] 一名士兵坐在皮划艇上,士兵(包含装备)和皮划艇的总质量为120 kg.士兵用自动步枪在1 s内沿水平方向连续射出5发子弹,每发子弹的质量为10 g,子弹离开枪口时相对枪口的速度为800 m/s.射击前皮划艇是静止的,不考虑射击过程中水的阻力及总质量的变化.下列说法正确的是 (　)
A.射击过程中士兵和皮划艇组成的系统总动量守恒
B.每射出一颗子弹,皮划艇的速度增大0.067 m/s
C.5发子弹射完后,皮划艇的速度大小为3.3 m/s
D.射击时士兵受到的反冲作用力大小为40 N
答案
1.D　[解析] 喷灌装置是利用水流喷出时的反冲作用而运动的,章鱼在水中前行和转向利用了喷出的水的反冲作用,火箭发射是利用喷气的方式而获得动力的,利用了反冲作用,故A、B、C错误;码头边轮胎的作用是延长碰撞时间,从而减小作用力,没有利用反冲作用,故D正确.
2.C　[解析] 探测器加速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力沿速度方向,A、B错误;探测器匀速运动时,通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力为零,根据反冲运动的特点可知,C正确,D错误.
3.D　[解析] 分别用M、m表示火箭初始质量和燃料燃尽时的质量,v0表示喷出的气体速度,火箭喷气过程动量守恒,有mv-(M-m)v0=0,即火箭最大速度v=v0,影响火箭最大速度的因素是火箭喷出的气体速度和火箭始、末质量比,D正确.
4.B　[解析] 设火箭的对地速度为v,有0=(M-Δm)v+Δmv0,解得v=-,故B正确.
5.C　[解析] 每秒喷出气体的动量大小等于火箭每秒增加的动量,即m气v气=m箭v箭,由动量定理得火箭获得的动力F===200v,又F-m箭g=m箭a,解得v=900 m/s.
6.忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响,系统动量守恒,取向下为正方向,对东风导弹,由动量守恒定律得mv0-(M-Δm)v'=0,解得v'=v0,故选A.
7.B　[解析] 人和船组成的系统动量守恒,总动量为零,人向前走时,船将向后退;又因为人的质量小于船的质量,所以人前进的距离大于船后退的距离,B正确.
8.CD　[解析] 根据“人船模型”可知,滑块的位移为L,蜗牛运动的位移为L,选项C、D正确.
9.C　[解析] 小球由静止开始从轨道的一端运动到另一端过程中,水平方向平均动量守恒,则有mt=Mt,mx1=Mx2,根据题意有x1+x2=a,联立解得x2=0.025 m,故选C.
10.B　[解析] 爆炸物上升到最高点时,瞬时速度为零,爆炸瞬间水平方向动量守恒,因此质量之比为2∶1的两个碎块,其速度之比为1∶2,根据平抛运动规律可知,水平方向位移大小之比为1∶2,但合位移大小之比并不为1∶2,选项A错误.
根据题意,设声速为v0,则=1 s,因此s=340 m,两碎块落地点相距1020 m,选项D错误.以上推导说明爆炸物爆炸之后质量为2m的碎块落地声音传到接收器需要1 s,质量为m的碎块落地声音传到接收器时间为2 s.因此爆炸物爆炸后碎块平抛落地时间为4 s,根据平抛运动的规律可知,碎块下落的高度h=gt2=80 m,选项B正确.质量为2m的爆炸物碎块的水平速度为v==85 m/s,选项C错误.
11.CD　[解析] 对人船系统水平方向动量守恒,因左边人的质量较大,则向右的动量较大,则船的动量向左,即船应该向左有位移,选项A错误;设船向左位移为x,由动量守恒可得m1(L-x)=Mx+m2(L+x),解得x=L,选项C正确;由上述表达式可知,无论人如何运动,人停则船停,船最终的位移大小也与谁先运动无关,选项B错误,D正确.
12.BD　[解析] 不考虑射击过程中水的阻力及总质量的变化,射击过程中士兵、子弹、皮划艇组成的系统总动量守恒,A错误;射击过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒可知mv-(M-m)v'=0,解得v'≈0.067 m/s,即每射出一颗子弹,皮划艇的速度增大0.067 m/s,B正确;连续射击1 s钟过程中,系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,则有5mv-(M-5m)v″=0,解得v″≈0.33 m/s,C错误;每颗子弹的发射时间为t= s=0.2 s,对子弹,由动量定理可知Ft=mv-0,解得F=40 N,由牛顿第三定律可知,枪受到的平均作用力40 N,即射击时士兵受到的反冲作用力大小为40 N,D正确.