高中物理人教版选修3-5假期作业：第十六章+动量守恒定律+假期作业（五）+Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5假期作业：第十六章+动量守恒定律+假期作业（五）+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 79.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-29 18:46:59 | ||
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文档简介
假期作业(五)
1．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )
A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭
B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
D．火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
【解析】 本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气．火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.
【答案】 B
2．(多选)手持铁球的跳远运动员起跳后，当他运动到最高点时欲提高跳远成绩，运动员应将手中的铁球( )
A．竖直向上抛出 B．向前方抛出
C．向后方抛出 D．竖直向下抛出
【解析】 要提高跳远成绩，要么使运动员获得更大的水平速度，C选项可实现；要么使运动员延长运动时间，D选项可实现．
【答案】 CD
3．一炮舰在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地面的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化是( )
A．动量不变，速度增大 B．动量变小，速度不变
C．动量增大，速度增大 D．动量增大，速度减小
【解析】 炮舰具有一向前的动量，在发射炮弹的过程中动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变，又因为船发射炮弹后质量变小，因此船的速度增大，A正确．
【答案】 A
图16-5-5
4．一装有柴油的船静止于水平面上，若用一水泵把前舱的油抽往后舱，如图16-5-5所示．不计水的阻力，船的运动情况是( )
A．向前运动 B．向后运动
C．静止 D．无法判断
【解析】 虽然抽油的过程属于船与油的内力作用，但油的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程，故选项A正确．
【答案】 A
图16-5-6
5．如图16-5-6所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，顶端高度为h.今有一质量为m的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )
A. B. C. D.
【解析】 此题属于“人船模型”问题，m与M组成的系统在水平方向上动量守恒，设m在水平方向上对地位移为x1，M在水平方向上对地位移为x2.
因此0＝mx1－Mx2，①
且x1＋x2＝hcot α②
由①②可得x2＝，选C.
【答案】 C
图16-5-7
6．如图16-5-7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.
【解析】 炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0＝m2v0cos θ－(m1－m2)v，得v＝，故选项C正确．
【答案】 C
7．(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车的左、右端，当两人同时相向而行时，发现小车向左移，则( )
A．若两人质量相等，必有v甲＞v乙
B．若两人质量相等，必有v甲＜v乙
C．若两人速率相等，必有m甲＞m乙
D．若两人速率相等，必有m甲＜m乙
【解析】 甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒，且总动量为零，甲动量方向向右，小车动量方向向左，说明|p甲|＝|p乙|＋|p车|，即m甲v甲＞m乙v乙，若m甲＝m乙，则v甲＞v乙，A对，B错；若v甲＝v乙，则m甲＞m乙，C对，D错．
【答案】 AC
图16-5-8
8．某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少？
【解析】 由动量守恒定律得：
0＝(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1
解得：v船＝.
【答案】
9．质量为M的火箭，原来以速度v0在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为Δm的气体，喷出气体相对火箭的速度为v，则喷出气体后火箭的速率为( )
A．(Mv0＋Δmv)/M B．(Mv0－Δmv)/M
C．(Mv0＋Δmv)/m D．(Mv0－Δmv)/m
【解析】 依题意可知，火箭原来相对地的速度为v0，初动量为p0＝Mv0，质量为Δm的气体喷出后，火箭的质量为(M－Δm)，设气体喷出后，火箭和气体相对地的速度分别为v1和v2，则气体相对火箭的速度为：v＝v1＋v2，v2＝v－v1，选v1的方向为正方向，则系统的末动量为：p＝(M－Δm)v1＋Δm[－(v－v1)]＝Mv1－Δmv，由动量守恒定律，有p＝p0，则：Mv1－Δmv＝Mv0，所以v1＝(Mv0＋Δmv)/M，故A正确．
【答案】 A
图16-5-9
10．(多选)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子的正中间，如图16-5-9所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )
A.mv2 B.v2
C.NμmgL D．NμmgL
【解析】 由于水平面光滑，箱子和小物块组成的系统动量守恒，二者经多次碰撞后，保持相对静止，易判断两物体最终速度相等，设为u，由动量守恒定律得mv＝(m＋M)u，系统损失的动能为mv2－(m＋M)u2＝v2；系统损失的动能转化为内能Q＝fx＝NμmgL，故B、D正确，A、C错误．
【答案】 BD
11.课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1.0×103 kg/m3.
【解析】 “水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ.水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v′，由动量守恒定律得0＝(M－ρQt)v′－ρQtv
代入数据解得火箭启动后2 s末的速度为
v′＝
＝m/s
＝4 m/s.
【答案】 4 m/s
图16-5-10
12．如图16-5-10所示，在沙堆表面放置一长方形木块A，其上面再放一个质量为0.10 kg的爆竹B，木块质量为5 kg.当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中5 cm，而木块所受的平均阻力为58 N．若爆竹的火药质量和空气阻力可忽略不计，g取10 m/s2，求爆竹能上升的最大高度．
【解析】 火药爆炸时内力远大于重力，所以爆炸时动量守恒，取向上的方向为正方向，设爆炸后爆竹的速度为v，木块的速度为v′，由动量守恒定律得mv－Mv′＝0①
木块陷入沙中做匀减速运动到停止，其加速度为
a＝＝ m/s2＝1.6 m/s2②
木块做匀减速运动的速度
v′＝＝ m/s＝0.4 m/s③
代入①式，得v＝20 m/s
爆竹以初速度v做竖直上抛运动，上升的最大高度为h＝＝ m＝20 m.
【答案】 20 m
1．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )
A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭
B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
D．火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
【解析】 本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气．火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.
【答案】 B
2．(多选)手持铁球的跳远运动员起跳后，当他运动到最高点时欲提高跳远成绩，运动员应将手中的铁球( )
A．竖直向上抛出 B．向前方抛出
C．向后方抛出 D．竖直向下抛出
【解析】 要提高跳远成绩，要么使运动员获得更大的水平速度，C选项可实现；要么使运动员延长运动时间，D选项可实现．
【答案】 CD
3．一炮舰在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地面的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化是( )
A．动量不变，速度增大 B．动量变小，速度不变
C．动量增大，速度增大 D．动量增大，速度减小
【解析】 炮舰具有一向前的动量，在发射炮弹的过程中动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变，又因为船发射炮弹后质量变小，因此船的速度增大，A正确．
【答案】 A
图16-5-5
4．一装有柴油的船静止于水平面上，若用一水泵把前舱的油抽往后舱，如图16-5-5所示．不计水的阻力，船的运动情况是( )
A．向前运动 B．向后运动
C．静止 D．无法判断
【解析】 虽然抽油的过程属于船与油的内力作用，但油的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程，故选项A正确．
【答案】 A
图16-5-6
5．如图16-5-6所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，顶端高度为h.今有一质量为m的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )
A. B. C. D.
【解析】 此题属于“人船模型”问题，m与M组成的系统在水平方向上动量守恒，设m在水平方向上对地位移为x1，M在水平方向上对地位移为x2.
因此0＝mx1－Mx2，①
且x1＋x2＝hcot α②
由①②可得x2＝，选C.
【答案】 C
图16-5-7
6．如图16-5-7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.
【解析】 炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0＝m2v0cos θ－(m1－m2)v，得v＝，故选项C正确．
【答案】 C
7．(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车的左、右端，当两人同时相向而行时，发现小车向左移，则( )
A．若两人质量相等，必有v甲＞v乙
B．若两人质量相等，必有v甲＜v乙
C．若两人速率相等，必有m甲＞m乙
D．若两人速率相等，必有m甲＜m乙
【解析】 甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒，且总动量为零，甲动量方向向右，小车动量方向向左，说明|p甲|＝|p乙|＋|p车|，即m甲v甲＞m乙v乙，若m甲＝m乙，则v甲＞v乙，A对，B错；若v甲＝v乙，则m甲＞m乙，C对，D错．
【答案】 AC
图16-5-8
8．某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少？
【解析】 由动量守恒定律得：
0＝(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1
解得：v船＝.
【答案】
9．质量为M的火箭，原来以速度v0在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为Δm的气体，喷出气体相对火箭的速度为v，则喷出气体后火箭的速率为( )
A．(Mv0＋Δmv)/M B．(Mv0－Δmv)/M
C．(Mv0＋Δmv)/m D．(Mv0－Δmv)/m
【解析】 依题意可知，火箭原来相对地的速度为v0，初动量为p0＝Mv0，质量为Δm的气体喷出后，火箭的质量为(M－Δm)，设气体喷出后，火箭和气体相对地的速度分别为v1和v2，则气体相对火箭的速度为：v＝v1＋v2，v2＝v－v1，选v1的方向为正方向，则系统的末动量为：p＝(M－Δm)v1＋Δm[－(v－v1)]＝Mv1－Δmv，由动量守恒定律，有p＝p0，则：Mv1－Δmv＝Mv0，所以v1＝(Mv0＋Δmv)/M，故A正确．
【答案】 A
图16-5-9
10．(多选)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子的正中间，如图16-5-9所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )
A.mv2 B.v2
C.NμmgL D．NμmgL
【解析】 由于水平面光滑，箱子和小物块组成的系统动量守恒，二者经多次碰撞后，保持相对静止，易判断两物体最终速度相等，设为u，由动量守恒定律得mv＝(m＋M)u，系统损失的动能为mv2－(m＋M)u2＝v2；系统损失的动能转化为内能Q＝fx＝NμmgL，故B、D正确，A、C错误．
【答案】 BD
11.课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1.0×103 kg/m3.
【解析】 “水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ.水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v′，由动量守恒定律得0＝(M－ρQt)v′－ρQtv
代入数据解得火箭启动后2 s末的速度为
v′＝
＝m/s
＝4 m/s.
【答案】 4 m/s
图16-5-10
12．如图16-5-10所示，在沙堆表面放置一长方形木块A，其上面再放一个质量为0.10 kg的爆竹B，木块质量为5 kg.当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中5 cm，而木块所受的平均阻力为58 N．若爆竹的火药质量和空气阻力可忽略不计，g取10 m/s2，求爆竹能上升的最大高度．
【解析】 火药爆炸时内力远大于重力，所以爆炸时动量守恒，取向上的方向为正方向，设爆炸后爆竹的速度为v，木块的速度为v′，由动量守恒定律得mv－Mv′＝0①
木块陷入沙中做匀减速运动到停止，其加速度为
a＝＝ m/s2＝1.6 m/s2②
木块做匀减速运动的速度
v′＝＝ m/s＝0.4 m/s③
代入①式，得v＝20 m/s
爆竹以初速度v做竖直上抛运动，上升的最大高度为h＝＝ m＝20 m.
【答案】 20 m