高中物理粤教版选修3-5自测题 第一章 第四节 反冲运动 Word版含解析

第一章 碰撞与动量守恒
第四节 反冲运动
1．(多选)在以下叙述的现象中利用了反冲现象的有(　　)
A．火箭喷气升空　　　 B．氢气球上升
C．章鱼喷水快速退游 D．潜水艇排水浮出
解析：火箭喷气升空通过喷气的方式改变速度，从而改变轨道，运用了反冲运动的原理；氢气球上升是利用浮力大于重力的原理制成的，不属于反冲运动；章鱼通过喷水快速退游也是利用了反冲原理；潜水艇排水浮出是利用浮力的改变，也不属于反冲运动，故AC正确，BD错误．
答案：AC
2．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列哪种方法是可行的(　　)
A．向后踢腿 B．手臂向后甩
C．在冰面上滚动 D．向后水平抛出随身物品
解析：以人为整体作为研究对象，向后踢腿或手臂向后甩，人整体的总动量为0，不会运动起来，故AB错误；因为是完全光滑的水平冰面，没有摩擦力，人是滚不了的，C错误；把人和随身物品视为一整体，这个整体动量为0，人给随身物品一个速度，动量总量不变，这样人可以获得一个反向的速度，可以向前运动，D正确．
答案：D
3．质量m＝100 kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲＝40 kg、m乙＝60 kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为(　　)
A．0.6 m/s，向左 B．3 m/s，向左
C．0.6 m/s，向右 D．3 m/s，向右
解析：甲、乙和船组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，开始时总动量为零，根据动量守恒定律有：0＝－m甲v甲＋m乙v乙＋mv，
解得：v＝，代入数据解得v＝－0.6 m/s，负号说明小船的速度方向向左，故选项A正确．
答案：A
4．一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人(原来也静止)用大锤敲打车的左端，如图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将(　　)
A．左右来回运动 B．向左运动
C．向右运动 D．静止不动
解析：系统水平方向总动量为零，车左右运动方向与锤头左右运动方向相反，锤头运动，车就运动，锤头不动，车就停下．
答案：A
5．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：设人和枪(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颗子弹后相对于地后退的速度为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
6．装有炮弹的大炮总质量为M，炮弹的质量为m，炮弹射出炮口时对地的速度为v0，若炮筒与水平地面的夹角为θ，则炮车后退的速度大小为(　　)
A.v0 B.
C. D.
解析：炮弹离开炮口时，炮弹和炮车在水平方向受到的外力相对于内力可忽略不计，则系统在水平方向动量守恒．取炮车后退的方向为正，对炮弹和炮车组成系统为研究，根据水平方向动量守恒有：(M－m)v′－mv0cos θ＝0，解得炮车后退的速度大小v′＝.
答案：B
B级　提能力
7．(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．滑块运动的距离是L
C．蜗牛运动的位移是滑块的倍
D．滑块与蜗牛运动的距离之和为L
解析：根据“人船模型”，易得滑块的位移为L，蜗牛运动的位移为L，C、D正确．
答案：CD
8．(多选)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
解析：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，则(M＋m)v0＝mv1＋Mv2，在人向上爬的过程中，气球的速度为v2＝.当v2>0时，气球可匀速上升；当v2＝0时气球静止；当v2<0时气球下降，所以，选项A、B、C均正确．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，D选项错．
答案：ABC
9．质量均为M的两小车A和B，停在光滑的水平地面上，一质量为m的人从A车以水平速度v跳上B车，以v的方向为正方向，则跳后A，B两车的速度分别为(　　)
A．－， B.，
C.，－ D．－，－
解析：人从A车跳出过程，人和A车组成的系统动量守恒，则得：0＝mv＋MvA，
解得人跳出后A车的速度为：vA＝－
人跳上B车的过程，人和B车组成的系统动量守恒，则得：mv＝(M＋m)vB，
解得B车的速度为： vB＝，故选A.
答案：A
10．一个士兵，坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量共120 kg，这个士兵用自动枪在2 s时间内沿水平方向射出10发子弹，每颗子弹质量为10 g，子弹离开枪口时相对地面的速度都是800 m/s，射击前皮划艇是静止的．
(1)射击后皮划艇的速度是多大？
(2)射击时枪所受到的平均反冲作用力有多大？
解析：(1)以系统为研究对象，以子弹的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
10mv子弹＋(M－10m)v艇＝0
解得：v艇＝－＝－≈－0.67 m/s，负号表示皮划艇的速度方向与子弹的速度方向相反；
(2)对士兵、皮划艇(包括枪与剩余子弹)，由动量定理得：
Ft＝(M－10m)v艇－0，得F＝
＝－
≈－40.2 N，
方向与子弹速度方向相反.
答案：(1)0.67 m/s　(2)40.2 N
11．一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒钟喷气20次．忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响．则
(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？
(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？
解析：(1)选取火箭前进方向为正方向，设喷出三次气体后火箭的速度为v3，
以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0，
故v3＝≈2 m/s.
(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律得：(M－20m)v20－20mv＝0，故v20＝≈13.5 m/s.
答案：(1)2 m/s　(2)13.5 m/s
12．有一大炮竖直向上发射炮弹，炮弹的质量为M＝6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计)，射出的初速度v0＝60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片弹片，其中一片弹片质量为m＝4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心，以R＝600 m为半径的圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大(g取10 m/s2，忽略空气阻力)?
解析：设炮弹上升到达最高点的高度为h，根据匀变速直线运动规律有v＝2gh.
设质量为m的弹片刚爆炸后的速度为v1，另一块的速度为v，根据动量守恒定律有mv1＝(M－m)v.
设质量为m的弹片运动的时间为t，根据平抛运动规律，有
h＝gt2，R＝v1t.
炮弹刚爆炸后，两弹片的总动能Ek＝mv＋(M－m)v2.
联立以上各式解得Ek＝·).代入数据得Ek＝6.0×104 J.
答案：6.0×104 J