粤教版高中物理选择性必修第一册课时练5动量守恒定律和反冲问题含答案（教师用）

课时素养评价5　动量守恒定律和反冲问题
(分值：66分　单选4分　多选6分)
A组　知识点分组练
1．(多选)下列图片所描述的事例或应用中，利用了反冲原理的是(　　)
解析：喷灌装置的自动旋转是利用水流喷出时的反冲作用而运动的，故利用了反冲原理，A正确；章鱼在水中前行和转向利用了喷出的水的反冲作用，B正确；气球带动的小车是利用喷出的气体的反冲作用运动的，C正确；码头边轮胎的保护作用是延长碰撞的作用时间，从而减小作用力，不是利用反冲原理，D错误．
答案：ABC
2．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是(　　)
A．步行　　　　　 B．挥动双臂
C．在冰面上滚动 D．脱去外衣抛向岸的反方向
解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，挥动双臂，人只能在原位置来回晃动，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边，D正确．
答案：D
3．2024年11月25日7时39分，长征二号丙运载火箭从酒泉卫星发射中心成功发射，并顺利进入预定轨道．关于火箭、反冲现象，下列说法正确的是(　　)
A．火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果
B．火箭开始工作后做加速运动的原因是燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭
C．为了减少反冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身
D．火箭、汽车、喷气式飞机、直升机的运动都属于反冲运动
解析：火箭点火，加速上升离开地面过程中，并不是地面对其的反作用，而是喷出的气体对其的作用力使其加速上升，A错误；火箭开始工作后做加速运动的原因是燃料燃烧产生气体，喷出的气体的反作用力推动火箭，B错误；用枪射击时要用肩部抵住枪身可以防止枪身快速后退而造成伤害，是为了减少反冲的影响，C正确；火箭、喷气式飞机利用了气体的反冲作用而获得动力，属于反冲运动，汽车的运动是利用地面的作用力而获得动力，直升飞机的运动是利用空气的反作用力的原理制成的，不属于反冲运动，D错误．
答案：C
4．我国自行研制的第五代隐形战机“歼-20”以速度v0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v1的燃气(方向水平向左)，则喷气后导弹的速率为(　　)
A．　　　　 B．
C． D．
解析：设导弹飞行的方向为正方向，由动量守恒定律Mv0＝(M－m)v－mv1，解得v＝，D正确 .
答案：D
5．如图所示，放在光滑水平面上的小车质量为M，它两端各有弹性挡板P和Q，有一质量为m的物体放于车上，小车上表面与物体间的摩擦因数为μ，今给物体施一瞬时冲量，使之获得向右运动的初速度v0，物体与Q碰撞后又返回，再与P碰撞，这样物体在车内来回与P和Q碰撞若干次后最终速度为(　　)
A.零
B．
C．v0
D．一定小于v0，大小不能确定
解析：物体在车内与P和Q碰若干次后最终与车相对静止，整个过程中车和物体组成的系统动量守恒，即mv0＝(M＋m)v，所以最终速度为v＝，B正确．
答案：B
6.如图所示，自行火炮车同炮弹的总质量为M，炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮车的速度变为v2，仍向右行驶．则炮弹相对炮筒的发射速度v0为(　　)
A.
B．
C．
D．
解析：自行火炮车水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒．设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，炮弹相对炮筒的发射速度为v0，则炮弹对地的速度为v0＋v2，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v0＋v2)．由Mv1＝ (M－m)v2＋m(v0＋v2) ，解得v0＝－v2＝，B正确．
答案：B
7.如图所示，质量为0.5 kg的小球在距离车底面高20 m处以15 m/s的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，g取10 m/s2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是(　　)
A．5 m/s B．4 m/s
C．8.5 m/s D．9.5 m/s
解析：小球和车作用过程中，水平方向动量守恒，选水平向右为正方向，则有－mv0＋Mv1＝(M＋m)v′，解得v′＝5 m/s，A正确．
答案：A
8.乌贼在水中运动方式是十分奇特的，它不用鳍也不用手足，而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动，在无脊椎动物中游泳最快，速度可达15 m/s.逃命时更可以达到40 m/s，被称为“水中火箭”．如图所示，一只悬浮在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为4 kg，遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而迅速逃窜，喷射出的水的质量为0.8 kg，则喷射出水的速度为(　　)
A．200 m/s B．160 m/s
C．75 m/s D．60 m/s
解析：乌贼逃命时的速度为v1＝40 m/s，设乌贼向前逃窜的方向为正方向，由系统动量守恒得0＝(m－m0)v1－m0v2，可得v2＝v1＝×40 m/s＝160 m/s，B正确．
答案：B
B组　促思提能训练
9.如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出．已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是(　　)
A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒
C．火箭获得的最大速度为v0
D．火箭上升的最大高度为
解析：火箭的推力来源于火箭里喷出的水对它的反作用力，A错误；水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭和水机械能不守恒，B错误；选竖直向上为正方向，动量守恒定律可得(M－m)v＝mv0，v＝，C错误；水喷出后，火箭做竖直上抛运动，由题意有v2＝2gh，h＝＝，D正确．
答案：D
10.(多选)如图所示，水平地面上紧挨着的两个滑块A、B之间有少量炸药(质量不计)，爆炸后A、B沿水平地面向左、右滑行的最大距离分别为1 m、4 m．已知滑块A的质量为mA＝4 kg，A、B与水平地面间的摩擦因数均为μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，炸药爆炸释放的化学能全部转化为滑块A、B的动能．下列说法正确的是(　　)
A．滑块B的质量为2 kg
B．滑块B的质量为1 kg
C．炸药爆炸释放的化学能为16 J
D．炸药爆炸释放的化学能为24 J
解析：爆炸过程中，两滑块动量守恒，取水平向右为正，则0＝－mAv1＋mBv2，爆炸之后分别对两滑块由动能定理得，对滑块A，－μmAgx1＝，对滑块B，－μmBgx2＝，联立解得v1＝2 m/s，v2＝4 m/s，mB＝2 kg，B错误，A正确；炸药爆炸释放的化学能为Ep＝，代入数据解得Ep＝24 J，C错误，D正确．
答案：AD
11．(多选)如图所示，一小车停在光滑水平面上，车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射，所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出，当射击持续了一会儿后停止，则小车(　　)
A．速度为零
B．将向射击方向作匀速运动
C．将向射击相反方向作匀速运动
D．小车最终停止在初位置的左侧
解析：整个系统水平方向上不受外力，动量守恒，由于初动量为零，因此当子弹向右飞行时，车一定向左运动，当子弹射入挡板瞬间，车速度减为零，因此停止射击时，车速度为零，则小车最终停止在初位置的左侧，A、D正确．
答案：AD
12．(16分)在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车(不含炮弹)，发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间摩擦不计，则：
(1)水平发射炮弹时，炮弹速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
(2)炮身与水平方向成θ角，炮弹速度大小为v0，炮车的反冲速度是多大？
(3)炮身与水平方向成θ角，炮弹射出炮口时，相对于炮口速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
解析：以炮车和炮弹为研究系统，在水平方向上系统的动量守恒．以炮弹前进的方向为正方向，由动量守恒定律得
(1)0＝mv0＋M(－v1)，解得v1＝.
(2)0＝mv0·cos θ＋M(－v2)，解得v2＝.
(3)0＝m(v0·cos θ－v3)＋M(－v3)，解得v3＝.
答案：(1)　(2)　(3)
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