高中物理人教版选修3-5 作业 第十六章 5　反冲运动　火箭 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．(多选)下列属于反冲运动的是(　　)
A．喷气式飞机的运动　 B．直升机的运动
C．火箭的运动 D．反击式水轮机的运动
解析：反冲现象是一个物体分裂成两部分，两部分朝相反的方向运动，故直升机不是反冲现象．
答案：ACD
2．如图所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为(　　)
A．v0－v2 B．v0＋v2
C．v0－v2 D．v0＋(v0－v2)
解析：忽略空气阻力和分离前后系统质量的变化，卫星和箭体整体分离前后动量守恒，则有(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2，整理可得v1＝v0＋(v0－v2)，故D项正确．
答案：D
3.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)．要使小车向前运动，可采用的方法是(　　)
A．打开阀门S1 B．打开阀门S2
C．打开阀门S3 D．打开阀门S4
解析：根据反冲特点，当阀门S2打开时，小车将受到向前的推力，从而向前运动，故选项B正确，A、C、D均错误．
答案：B
4．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
解析：由于喷出过程中重力和空气阻力可忽略，则模型火箭与燃气组成的系统动量守恒．燃气喷出前系统静止，总动量为零，故喷出后瞬间火箭的动量与喷出燃气的动量等值反向，可得火箭的动量大小等于燃气的动量大小，则|p火|＝|p气|＝m气v气＝0.05 kg×600 m/s＝30 kg·m/s，A正确．
答案：A
5．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．－
解析：此题属于反冲运动，遵循动量守恒定律，设火箭的对地速度为v，则有0＝(M－Δm)v＋Δmv0，所以v＝－，故答案选B.
答案：B
6．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从艇头和艇尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹的质量相同，相对于地面的速率相同，牵引力、阻力均不变，则炮艇的动量和速度的变化是(　　)
A．动量不变，速度变大 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：整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因此炮艇的动量不变，又因为发射炮弹后质量减小，所以炮艇的速度增大．
答案：A
7.如图所示，一艘小船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水均匀抽往后舱，不计水的阻力，在船的前舱与后舱分开、不分开的两种情况下，船的前舱运动情况分别是(　　)
A．不动；向前匀速运动
B．向前加速运动；不运动
C．不动；向后匀速运动
D．向后匀速运动；不动
解析：分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲向前加速运动．若不分开，前后舱和水是一个整体，则不动．
答案：B
8.某学习小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气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，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的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：
(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1＝0
得：v船＝
答案：
[B组　素养提升]
9．穿着溜冰鞋的人静止站在光滑的冰面上，沿水平方向举枪射击，每次射击时子弹对地速度相等，设第一次射出子弹后，人相对于地后退的速度为v，下列说法正确的是(　　)
A．无论射出多少子弹，人后退的速度都为v
B．射出n颗子弹后，人后退的速度为nv
C．射出n颗子弹后，人后退的速度小于nv
D．射出n颗子弹后，人后退的速度大于nv
解析：设人、枪(包括子弹)的总质量为M，每颗子弹质量为m，子弹射出速度为v0，射出第1颗子弹，有0＝(M－m)v－mv0，设人射出n颗子弹后的速度为v′，则(M－nm)v′＝nmv0，可得v＝，v′＝，因M－m＞M－nm，所以v′＞nv，故选项D正确．
答案：D
10．人坐在船上，船静止在水面上，人水平向东抛出一个质量为m的物体后，人、船向西运动．已知抛出的物体的动能为E0，则人、船的动能为(人、船和物体的总质量为m′)(　　)
A．E0 B.E0
C.E0 D.E0
解析：设抛出的物体的速度大小为v0，人和船的速度大小为v，由动量守恒可得：mv0＝(m′－m)v，又E0＝mv，可求得人、船的动能大小E＝(m′－m)v2＝E0，故C正确．
答案：C
11.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厢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，距货厢水平距离为l＝4 m，如图所示，人的质量为m，车连同货厢的质量为m0＝4m，货厢高度为h＝1.25 m，求：
(1)人跳出后到落到地板期间车的反冲速度大小．
(2)人落在车地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？
解析：(1)人从货厢边跳离的过程，系统(人、车和货厢)的动量守恒，设人的水平速度是v1，车的反冲速度是v2，取v1方向为正，则mv1－m0v2＝0，解得v2＝v1
人跳离货厢后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为t＝＝ s＝0.5 s，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.
由图可知x1＋x2＝l
即v1t＋v2t＝l，则v2＝＝ m/s＝1.6 m/s.
(2)人落到车上A点的过程，系统水平方向的动量守恒(水平方向系统没受外力，而竖直方向支持力大于重力，合力不为零)，人落到车上前人的水平速度仍为v1，车的速度为v2，落到车上后设它们的共同速度为v，根据水平方向动量守恒得0＝(m0＋m)v，则v＝0.故人落到车上A点站定后车的速度为零．
车的水平位移为x2＝v2t＝1.6×0.5 m＝0.8 m.
答案：(1)1.6 m/s　(2)不运动　0.8 m
[C组　学霸冲刺]
12．如图所示，一对杂技演员(都可视为质点)乘秋千从A点由静止出发绕O点下摆，演员处于A点时秋千绳处于水平位置，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己刚好能回到A点．求男演员落地点C与O点的水平距离x.(已知男演员的质量m1和女演员的质量m2的关系为＝2，秋千的质量不计，秋千的绳长为R，C点比O点低5R，不计空气阻力)
解析：设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0，由机械能守恒定律有
(m1＋m2)gR＝(m1＋m2)v
设刚分离时男演员速度的大小为v1，方向与v0相同，女演员速度的大小为v2，方向与v0相反，由动量守恒定律有
(m1＋m2)v0＝m1v1－m2v2
分离后，男演员做平抛运动，设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t，根据题中所给条件，由运动学规律得4R＝gt2，x＝v1t
女演员刚好回到A点，由机械能守恒定律得
m2gR＝m2v
已知m1＝2m2
解得x＝8R
答案：8R