人教版（2019）高一物理第一学期选修第一册章节（6）反冲现象 火箭Word版含答案

2020-2021学年高一第一学期物理人教版2019选修第一册章节（6）反冲现象
火箭
1.2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，打喷嚏可以将飞沫喷到十米之外。研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达，假设打一次喷嚏大约喷出的空气，用时约。已知空气的密度为，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为(
)
A.
B.
C.
D.
2.一炮船在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后各发射一枚炮弹，设两炮弹的质量相同，相对于地面的速率相同，发射炮弹前后炮船受到的牵引力、阻力均不变，则发射炮弹后瞬间船的动量和速度的变化情况是(
)
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
3.我国航天事业持续飞速发展，2019年1月，嫦娥四号飞船在太阳系最大的撞击坑内靠近月球南极的地点着陆月球背面.假设有一种宇宙飞船利用离子喷气发动机加速起飞，发动机加速电压，喷出二价氧离子，离子束电流为，那么下列结论正确的是(元电荷，氧离子质量，飞船质量)(
)
A.喷出的每个氧离子的动量
B.飞船所受到的推力为
C.飞船的加速度为
D.推力做功的功率为2
4.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.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭
B.火箭发动机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,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭
D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭
5.将质量为的模型火箭点火升空，燃烧的燃气以大小为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．
B．
C．
D．
6.如图，质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶，一质量为的救生员在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为(
)
A.
B.
C.
D.
7.一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，达到最高点时速度大小为v，方向水平。炮弹在最高点爆炸成两块，其中质量为的一块恰好做自由落体运动，则爆炸后另一块的瞬时速度大小为(
)
A.
B.
C.
D.
8.质量为m、半径为R的小球，放在半径为、质量为的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上。当小球从如图所示的位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离是(
)
A.
B.
C.
D.
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
C.射出n颗子弹后，人后退的速度小于
D.射出n颗子弹后，人后退的速度大于
10.如图所示为一空间探测器的示意图，是四个喷气发动机，的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率向x轴正方向平动，要使探测器改为向x轴正向偏y轴负向60°的方向以原来的速率平动，则可(
)
A.先开动适当时间，再开动
B.先开动适当时间，再开动
C.先开动适当时间，再开动
D.先开动适当时间，再开动
11.静止在地面上的质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对火箭模型的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(
)
A.
B.
C.
D.
12.一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
B.P一定离开原来轨道
C.火箭运动半径可能不变
D.P运动半径一定减小
13.如图所示，装有炮弹的火炮总质量为，炮弹的质量为，炮弹射出炮口时对地的速率为，若炮管与水平地面的夹角为θ，则火炮后退的速度大小为（设水平地面光滑）(
)
A.
B.
C.
D.
14.一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动。探测器通过喷气而获得动力，下列关于喷气方向的说法正确的是(
)
A.探测器加速运动时，向后喷射
B.探测器加速运动时，竖直向下喷射
C.探测器匀速运动时，竖直向下喷射
D.探测器匀速运动时，不需要喷射
15.如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿的方向飞去，则另一块的运动(
)
A.一定沿的方向飞去
B.一定沿的反方向飞去
C.可能做自由落体运动
D.以上说法都不对
16.飞船在远离星球的宇宙深处航行时，共他星体对飞船的万有引力作用很微弱，可忽略不计，此时飞船将不受外力作用做匀速直线运动.设想有一质量为M的宇宙飞船，正以速度在宇宙中飞行.飞船可视为横截面积为S的圆柱体（如图所示）.某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云.已知尘埃云分布均匀，密度为ρ.假设尘埃静止，与飞船发生的是弹性碰撞，且不考虑尘埃间的相互作用.为了保证飞船能以速度匀速穿过尘埃云，在刚进入尘埃云时，飞船立即开启内置的离子加速器.已知该离子加速器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速（远远大于飞船速度）粒子流，从而对飞船产生推力.若发射的是一价阳离子，每个阳离子的质量为m，加速电压为U，元电荷为e.在向外发射高速粒子流的过程中飞船质量的变化可忽略.求单位时间内射出的阳离子数.
17.一个宇航员连同装备的总质量为100
kg，在空间跟飞船相距45
m处相对飞船处于静止状态，他带有一个装有0.5
kg氧气的贮氧筒，贮氧筒上有一个可以使氧气相对飞船以50
m/s的速度喷出的喷嘴。宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船上，同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸，已知宇航员呼吸的耗氧率为，试问瞬间喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？
18.两同学验证反冲运动中动量守恒。如图所示,两质量分别为的玩具小车放置在水平桌面上,中间夹一根弹簧。自某一位置突然放开,两小车做反冲运动,一段时间后,同时止住运动的小车,测出两小车运动的距离分别为,忽略小车与桌面间的摩擦,请用以上物理量符号写出反冲前、后动量守恒表达式:________________;已知课本宽度为L,并计量小车运动的距离分别为,可知两小车质量之比____________。
19.在光滑水平桌面上停放着A、B小车,其质量mA=2mB两车中间有一根用细线缚住的被压缩弹簧,当烧断细线弹簧弹开时,A车的动量变化量和B车的动量变化量之比为__________。
参考答案
1.答案：B
2.答案：A
解析：因船受到的牵引力及阻力不变，且开始时船匀速运动，故炮弹和炮船组成的系统所受的合外力为零，动量守恒.设炮弹的质量为m，炮弹发射瞬间的速率为，船（不包括两炮弹）的质量为M，炮船原来的速度为，发射炮弹的瞬间船的速度为v.设船原来的运动方向为正方向，则由动量守恒定律可得，可得，即发射炮弹后瞬间船的动量不变，速度增大，选项A正确，B、C、D错误.
3.答案：B
解析：对于每个氧离子，在加速电压的作用下加速，有：，，解得：，故A错误；设时间内有个离子被喷出，根据电流的定义式：，对于单个离子，由动量定理得：，若有个离子被喷出，则有，联立以上各式可得：，由牛顿第三定律：，故B正确；对飞船，由牛顿第二定律得：，故C错误；功率的单位与2不同，故D错误．
4.答案：B
解析：火箭工作的原理是火箭将燃料燃烧产生的高温高压气体从尾喷管迅速喷出,使火箭获得反冲速度,故选项B正确。
5.答案：A
解析：本题考查动量守恒定律及其相关的知识点。燃气从火箭喷口在很短的时间内喷出，其喷出过程中重力和空气阻力可忽略，因此火箭和燃气组成的系统所受合外力为零，运用动量守恒定律解答即可。燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为，根据动量守恒定律，可得，解得，选项A正确.
6.答案：C
解析：取向右为正方向,由动量守恒有,解之有，故C正确。
7.答案：B
解析：爆炸前动量为，设爆炸后另一块的瞬时速度大小为，取炮弹在最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸前后系统水平方向动量守恒，则有，解得，故B正确，ACD错误。
8.答案：B
解析：由水平方向动量守恒有，又，，所以，选项B正确。
9.答案：D
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，射出第1颗子弹，有，设人射出n颗子弹后的速度为，则，可得，因，所以，故选项D正确。
10.答案：A
解析：探测器原来沿着x轴正方向以速率飞行，具有的动量为，方向沿x轴正方向。如要通过操作四个喷气发动机，利用反冲使得探测器仍以速率沿着x轴正向偏y轴负向60°的方向平动，即探测器动量的x分量由变为，而y分量由0变为，根据反冲规律可判定，为了使探测器运动转向，必须要开动x轴正方向喷气的发动机一段时间，以使探测器动量的x分量由变为，必须要开动向y轴正方向喷气的一段时间，以使探测器动量的y分量由0变为，选项A正确。
11.答案：A
解析：因为忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，所以喷气前后，系统的动量守恒，设竖直向上为正方向，喷气结束时火箭模型相对地面的速度为，则炽热气体相对地面的速度为，根据动量守恒定律有，解得，选项A正确。
12.答案：A
解析：火箭射出物体P后，由反冲原理可知火箭速度变大，则所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，故半径增大，A对，C错；P的速率较原火箭速率可能减小，可能不变，可能增大，故其运动也存在多种可能性，所以BD错。
13.答案：C
解析：炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，，得，选项C正确。
14.答案：C
解析：探测器在加速运动时，因为受月球引力的作用，喷气所产生的推力一方面要平衡月球的引力，另一方面还要提供加速的动力，则沿着后下方某一个方向喷气，选项AB错误；探测器在匀速运动时，因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只需要平衡月球的引力即可（竖直向下喷气），选项C正确，选项D错误。
15.答案：C
解析：以整个导弹为研究对象，取的方向为正方向。根据爆炸的瞬间系统在水平方向上动量守恒，有，则得另一块的速度为，若，则，说明另一块可能沿的方向飞去；若，则，说明另一块沿的反方向飞去；若，则，说明另一块做自由落体运动，故选C。
16.答案：飞船不受推力时，设在很短的时间内，与飞船碰撞的尘埃的质量为，所受飞船作用力的大小为.因为飞船与尘埃发生的是弹性碰撞，所以
解得
由于，所以碰撞后尘埃的速度
对尘埃，根据动量定理有，其中
则飞船所受阻力的大小
设一个阳离子在电场中加速后获得的速度为v.根据动能定理有
设单位时间内射出的阳离子数为n.在很短的时间内，根据动量定理有
则飞船所受推力
若要飞船做匀速运动，故有
解得.
17.答案：瞬间喷出氧气的质量m满足
解析：解：设瞬间喷出氧气的质量为m，宇航员刚好安全返回
由动量守恒得（气体质量的变化对宇航员质量变化的影响很小，可以忽略）
匀速运动的时间
又
联立解得
18.答案：;
解析：反冲后两车都做匀速直线运动,则反冲后两车的速度大小分别为,,取向右为正方向,由动量守恒定律得,综上可得。所以反冲前后动量守恒表达式为。已知,代入上式解得。
19.答案：1:1