江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：1.4反冲运动 质量检测（含解析）

1.4反冲运动
1．新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火（火星）转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是（　　）
A．喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力
B．因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力
C．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力
D．燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的推力
2．一个质量为M的静止原子核, 当它放出质量为m、速度为v的粒子时, 新核的反冲速度大小为 （ ）
A．v B． C． D．
3．在静水中一条长L的小船，质量为M，船上一个质量为m的人，当他从船头走到船尾，若不计水对船的阻力，则船移动的位移大小为
A． B． C． D．
4．质量为1kg的手榴弹，掷出后达到最高点时水平速度为5m/s，此时手榴弹炸成两块，一块弹片质量为0.6kg，以15m/s的速度沿原方向运动，则另一块弹片爆炸后的速度大小为（　　）
A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s
5．如下图所示，光滑半圆槽质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰好位于槽的边缘处.若将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为 ( )
A．零 B．向右 C．向左 D．不能确定
6．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动方向的相反方向射出一物体P,不计空气阻力,则 ( )
A．火箭一定离开原来轨道运动
B．P一定离开原来轨道运动
C．火箭运动半径可能不变
D．P运动半径一定减小
7．如图，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．
8．如图所示，物体A、B的质量分别为m、2m，物体B置于水平面上，B物体上部半圆形槽的半径为R，将物体A从圆槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计，则（　　）
A．B向右运动的最大位移大小为
B．A不能到达B圆槽的左侧最高点
C．A运动到圆槽的最低点时A的速率为
D．A运动到圆槽的最低点时B的速率为
9．一气球由地面匀速上升，当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时，下列说法正确的是（　　）
A．气球可能匀速上升 B．气球不可能相对地面静止
C．气球可能下降 D．气球运动速度不发生变化
10．如图甲所示，物块a、b间拴接一个压缩后被锁定的轻质弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中a物块最初与左侧固定的挡板相接触，b物块质量为1kg。现解除对弹簧的锁定，在a物块离开挡板后，b物块的v－t关系图像如图乙所示。则下列分析正确的是（　　）
A．a的质量为1kg
B．a的最大速度为4m/s
C．在a离开挡板后，弹簧的最大弹性势能为1.5J
D．在a离开挡板前，a、b及弹簧组成的系统动量和机械能都守恒
11．一静止在湖面上的小船质量为100kg，船上一个质量为60kg的人，以6m/s的水平速度向后跳离此小船，则人离开小船瞬间，小船的速度大小为________m/s。
若船长为10m，则当此人由船头走到船尾时，船移动的距离为________m。（不计水的阻力和风力影响）
12．如图所示，气球吊着A、B两个重物以速度v匀速上升，已知A与气球 的总质量为m1，B的质量为m2，且m1>m2．某时刻A、B间细线断裂，当气球的速度增大为2v时，B的速度大为_______，方向_______．（不计空气阻力）
13．如图所示，嫦娥四号着陆器为了寻找月面上的平坦的着陆区，可以悬停在月面附近，已知着陆器在月面附近的重力为G，忽略悬停过程由于喷气而引起的重力变化，燃气的喷射速度为v，求着陆器悬停时单位时间内喷出燃气的质量。
14．如图所示,三个小木块A、B、C静止在足够长的光滑水平轨道上,质量分别为mA=0.1kg,mB=0.1kg,mC=0.3kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药(质量不计),现引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有转化为A和B沿轨道方向的动能．
（1）分别求爆炸后瞬间A、B的速度大小;
（2）求弹簧弹性势能的最大值;
（3）分别求弹簧恢复到原长时B、C的速度大小．
15．如图所示，滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为l。开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止。现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板对滑块的冲量的大小；
(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球做的功；
(3)释放小球时，滑块离固定挡板的距离。
参考答案
1．D
【解析】
A． 喷出的燃气对周围空气的挤压力，作用在空气上，不是火箭获得的推力，故A错误；
B． 空气对燃气的反作用力，作用在燃气上，不是火箭获得的推力，故B错误；
CD． 燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力作用在火箭上，是火箭获得的推力，故C错误D正确。
故选D。
2．D
【解析】
规定质量为m的粒子的速度方向为正，根据动量守恒定律研究整个原子核：0=mv-（M-m）v′，得：v′=，即剩余部分获得的反冲速度大小为，方向与规定正方向相反；故选C．
【点睛】
一般情况下我们运用动量守恒解决问题时要规定正方向，本题中速度中负号表示原子核剩余部分的速度方向与质量为m粒子速度方向相反．
3．C
【解析】
船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向右退，0=mv–MV，则有mv=MV．人从船头走到船尾，设船后退的距离为x，则人相对于地面的距离为l–x．则，解得，故C正确，ABD错误；
故选C．
【点睛】解决本题的关键掌握动量守恒定律的条件，以及知道在运用动量守恒定律时，速度必须相对于地面为参考系．
4．B
【解析】
手榴弹炸过程动量守恒，以手榴弹原飞行方向为正方向，由题意知
v0=5m/s
炸成两块后，设m1=0.6kg的大块速度为v1=15m/s，m2=0.4kg的小块速度为v2。由动量守恒定律得
代入数据解得
v2=-10m/s
负号表示另一块弹片的速度方向与原飞行方向相反，故B正确。
故选B。
5．A
【解析】对于系统来说，整体的动量守恒，系统的初动量为零，当小球滑到另一边的最高点时，小球和圆槽具有共同的速度，根据总动量守恒可知，此时的速度都为零，所以圆槽的速度为零，所以A正确，BCD错误．故选A．
6．A
【解析】
试题分析：若其沿运动方向的相反方向射出一物体P,根据动量守恒定律可得，火箭的速度一定增大，将做离心运动，半径一定变化，A正确，C错误，若沿反方向以和火箭相同的速度射出物体P，则物体P将沿圆轨道运动，不改变半径，BD错误
故选A
考点：考查了动量守恒定律，万有引力定律的应用
点评：做本题的关键是知道射出物体后，火箭的速度一定增大，做离心运动，
7．C
【解析】
此题属“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在水平方向对地位移为x2，因此0=mx1－Mx2.且x1＋x2=hcotα.联立可得x2=，故选C.
8．AD
【解析】
A．两物体在水平方向上动量守恒，初动量为0，任意时刻满足
等式两边乘以时间
根据可知
解得
又因为
解得
A正确；
B．系统机械能守恒，所以A一定能到达B圆槽的左侧最高点，B错误；
CD．A运动到圆槽的最低点过程中，系统水平方向动量守恒
解得
根据能量守恒定律
解得B的速率为
A的速率为
C错误，D正确。
故选AD。
9．AC
【解析】
ABC．设气球质量为M，人的质量为m，由于气球匀速上升，系统所受的外力之和为零，当人沿吊梯向上爬时，动量守恒，以向上为正方向，由动量守恒定律得
在人向上爬的过程中，气球的速度为
当时，气球可匀速上升；当v2=0时气球静止，当时气球下降，故AC正确，B错误；
D．要使气球运动速度不变，则人的速度仍为v0，即人不上爬，显然不对，故D错误。
故选AC。
10．BC
【解析】
AB．由题意可知，当b的速度最小时，弹簧恰好恢复原长，此时a的速度最大，则有
解得
ma=0.5kg、v=4m/s
故A错误，B正确；
C．两物块速度相等时，弹簧弹性势能最大，则
解得
Ep=1.5J
故C正确；
D．在a离开挡板前，a、b及弹簧组成的系统机械能守恒、但a与挡板间有相互作用力，则动量不守恒，故D错误。
故选BC。
11．3.6 3.75
【解析】
规定人跳出的方向为正方向．选择河面为参照系．人跳离此小船前后小船与船上人动量守恒．0=m人v人-m船v船，解得：v船=3.6m/s．
设当人从船头走向船尾时，船后退的距离为x，则对人船系统：0=m人(L-x)-m船x，解得x=3.75m.
12． 竖直向下
【解析】
[1]规定向上为正方向，根据动量守恒定律得：
（m1+m2）v=m1?2v+m2v′
解得：
[2]因为m1＞m2．所以v′为负值，可知方向竖直向下，
13．
【解析】
根据受力分析有
则有
14．（1）2m/s；（2） （3） ，
【解析】
（1）塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象，假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为、，取向右为正方向，由动量守恒
爆炸产生的热量有转化为A、B的动能
解得
（2）取BC 和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共同速度，此时弹簧的弹性势能最大，设为
由动量守恒
由能量守恒定律
解得
（3）设B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度分别为和，则由动量守恒和能量守恒，有
解得
（负号表示方向向左，即B的速度大小为）
其中（，不符合题意，舍去）
15．(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)设最低点时小球和滑块的速度大小分别为，，系统的水平方向动量守恒
系统机械能守恒
滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程
解得
(2)小球释放到最低点的过程中，对小球
得
(3)系统总动量为，设释放小球时，滑块离固定挡板的距离为，小球释放到最低点的过程中，水平方向动量守恒，满足
二者反向运动，位移关系为
解得