2021-2022人教版(2019)高中物理选修一1.6反冲现象火箭
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.2021年6月17日9时22分,我国神舟十二号载人飞船发射圆满成功。如图是神舟十二号载人飞船发射瞬间的画面,在火箭点火发射瞬间,质量为m的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。已知发射前火箭的质量为M,则在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为(燃气喷出过程不计重力和空气阻力的影响)( )
A. B. C. D.
2.一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动的正方向抛出一物体P,不计空气阻力,则( )
A.火箭一定离开原来轨道运动 B.物体P一定离开原来轨道运动
C.火箭运动半径一定增大 D.物体P运动半径一定减小
3.近年来,我国的航天事业取得巨大成就,"天问一号"的成功发射,"北斗"系统的成功组网等等,发射各类航天器都要用到火箭。关于火箭下列说法正确的是 ( )
A.火箭点火后离开地面向上运动,是地面对火箭反作用力作用的结果
B.火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能
C.火箭运动过程中,牛顿第三定律适用,牛顿第二定律不适用
D.为了提高火箭的速度,实际上可以不断的增加火箭的级数
4.下列物体运动的原理与运载火箭发射升空的原理最为相似的是( )
A.爆竹飞上天空 B.运动员跳高 C.地球绕太阳运动 D.离弦之箭
5.一质量为M的烟花斜飞到空中,到达最高点时的速度为,此时烟花炸裂成沿直线上的两块(损失的炸药质量不计) ,两块的速度沿水平相反方向,落地时水平位移大小相等,不计空气阻力。向前一块的质量为m,向前一块的速度大小为( )
A. B. C. D.
6.气球质量为,载有质量为的人,静止在空中距地面的地方,气球下悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至安全到达地面,则这根绳长至少为( )
A. B. C. D.
7.某实验小组发射自制水火箭,火箭外壳重,发射瞬间将壳内质量为的水相对地面以的速度瞬间喷出,已知重力加速度,空气阻力忽略不计,火箭能够上升的最大高度为( )
A. B. C. D.
8.下列不属于反冲运动的是( )
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
9.浮吊船又称起重船,由可在水面上自由移动的浮船和船上的起重机组成,可以在港口内将极重的货物移至任何需要的地方。如图所示,某港口有一质量为 M=20t 的浮吊船,起重杆 OA 长 l=8m。该船从岸上吊起 m=2t 的重物,不计起重杆的质量和水的阻力,开始时起重杆 OA与竖直方向成 60°角,当转到杆与竖直成 30°角时,浮船沿水平方向的位移约为( )
A.0.27m B.0.31m C.0.36m D.0.63m
二、多选题
10.在以下叙述的现象中利用了反冲现象的实例有( )
A.火箭喷气升空 B.篮球触地反弹
C.章鱼喷水快速退游 D.潜水艇排水浮出
11.如图所示,两个质量不相等的小车中间夹一被压缩的轻弹簧,现用两手分别按住小车,使它们静止在光滑水平面上。在下列几种释放小车的方式中,说法正确的是( )
A.若同时放开两车,则此后的各状态下,两小车的加速度大小一定相等
B.若同时放开两车,则此后的各状态下,两小车的动量大小一定相等
C.若先放开左车,然后放开右车,则此后的过程中,两小车和弹簧组成的系统总动量向左
D.若先放开左车,然后放开右车,则此后的过程中,两小车和弹簧组成的系统总动量向右
12.A、B两船的质量均为m,都静止在平静的湖面上,现A船上质量为的人,以对地水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳到A船,经n次跳跃后,人停在B船上,不计水的阻力,则( )
A.A、B两船速度大小之比为2:3
B.A、B(包括人)两船的动量大小之比为1:1
C.A、B(包括人)两船的动量之和为0
D.A、B(包括人)两船动能之比为1:1
三、解答题
13.以初速度v0与水平方向成60°角斜向上抛出的手榴弹,到达最高点时炸成质量分别为m和2m的两块。其中质量大的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行。
求:(1)质量较小的另一块弹片速度的大小和方向;
(2)爆炸过程有多少化学能转化为弹片的动能?
14.光滑水平地面上有A、B物块,两物间用细线拴接,夹在它们中间的弹簧处于压缩状态(弹簧与A系在一起,与B仅接触)。现将细绳烧断,A向左运动,并与左侧的竖直挡板碰撞后原速反弹;B被弹开后与右侧的物块C发生碰撞,碰前速度为3m/s,碰撞后粘连在一起。已知B、C质量均为2kg。
(1)若A的质量为3kg,求烧断细绳前瞬间弹簧的弹性势能;
(2)若要使烧断细绳后A、B不再相碰,求A的质量范围?
15.(1)设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块,并留在木块中不再射出,求木块和子弹的共同速度。
(2)质量为m的人站在质量为M,长为L的静止小船的右端,小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时,船左端离岸多远?
(3)抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s,这时突然炸成两块,其中大块质量300g仍按原方向飞行,其速度测得为50m/s,另一小块质量为200g,求它的速度的大小和方向。
16.如图所示,半径为R的光滑的圆弧轨道AP放在竖直平面内,与足够长的粗糙水平轨道BD通过光滑水平轨道AB相连。在光滑水平轨道上,有a、b两物块和一段轻质弹簧。将弹簧压缩后用细线(未画出)将它们拴在一起,物块与弹簧不拴接。将细线烧断后,物块a通过圆弧轨道的最高点C时,对轨道的压力大小等于自身重力的3倍。已知物块a的质量为m,b的质量为2m,物块b与BD面间的动摩擦因数为,物块a到达A点、物块b到达B点前已和弹簧分离,重力加速度为g。求:
(1)物块b沿轨道BD运动的距离x;
(2)烧断细线前弹簧的弹性势能。
参考答案
1.D
【详解】
以向上为正方向,由动量守恒定律可得
解得
D正确。
故选D。
2.B
【详解】
若其沿运动方向的正方向射出一物体P,物体P的速度一定增加,所以物体P一定做离心运动,所以物体P一定离开原来的轨道,对于火箭由于不清楚抛出物体P的速度大小,所以不能确定火箭的运动情况,故选B。
3.B
【详解】
A.火箭点火后离开地面向上运动,是空气对火箭反作用力作用的结果。故A错误;
B.火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能。利用反冲原理,升空。故B正确;
C.火箭运动过程中,牛顿第三定律适用,牛顿第二定律也适用。故C错误;
D.增加火箭的级数会增加火箭的自身重量,导致能量的消耗增加,故不能单纯的增加级数来提高速度。故D错误。
故选B。
4.A
【详解】
A.运载火箭发射升空是运用动量守恒定律,利用反冲现象而实现的,爆竹飞上天空也是利用了反冲现象,所以A正确;
B.运动员跳高是利用动能转化为重力势能,所以B错误;
C.地球绕太阳运动是利用万有引力提供向心力,所以C错误;
D.离弦之箭中“离弦之箭”是由于物体具有惯性,所以D错误;
故选A。
5.C
【详解】
令向前一块的速度大小为v,由于爆炸后两块均在空中做平抛运动,根据落地时水平位移大小相等可知,爆炸后两块的速度大小相等方向相反,而爆炸过程系统动量守恒,令爆炸前的速度方向为正方向,则有
解得
故选C。
6.C
【详解】
以人和气球组成的系统为研究对象,系统动量守恒,设人在沿绳缓慢下滑时的速度为v1,气球的速度为v2,经过时间t人安全到达地面,人运动的位移为s1=20m,气球上升的位移为s2,因为人从气球上沿绳慢慢下滑,所以在整个过程可看成匀速直线运动,有
则
解得
所以绳长最短为
20m+10m=30m
故选C。
7.C
【详解】
由动量守恒
解得
由
解得
故选C。
8.B
【详解】
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,其他均属于反冲现象,故选B。
9.A
【详解】
浮吊与重物组成的系统水平方向不受外力,动量守恒且初总动量为零,为一人船模型,以水平向左为正方向,设某时刻t重物与浮吊的速度分别是、则
因为重物与浮吊运动的时间相等,则
解得
故选A。
【点睛】
解答本题的关键是把浮吊与重物组成的系统看作人船模型。
10.AC
【详解】
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,章鱼通过喷水快速退游也是利用了反冲原理;篮球触地反弹是地面对球有作用力,不属于反冲;潜水艇排水浮出是利用浮力的改变,也不属于反冲,故AC正确,BD错误。
故选AC。
11.BC
【详解】
AB.由于两车质量不相等,两车的加速度大小不相等。由动量守恒,若同时放开两车,初总动量为零,此后任意时刻总动量为零,所以两小车的动量大小一定相等,A错误,B正确;
CD.若先放开左车,然后放开右车,则初总动量向左,此后的过程中,两小车和弹簧组成的系统总动量向左, C正确,D错误。
故选BC。
12.BC
【详解】
A.最终人停在B船上,以A、B两船及人组成的系统为研究对象,在整个过程中,以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
解得
故A错误;
B.以人与两船组成的系统为研究对象,人在跳跃过程中总动量守恒,所以A、B(包括人)两船的动量大小之比是1:1,故B正确;
C.由于系统的总动量守恒,始终为零,故A、B(包括人)两船的动量之和也为零,故C正确;
D.A、B(包括人)两船的动能之比
故D错误。
故选BC。
13.(1)2.5v0,与爆炸前速度的方向相反;(2)
【详解】
(1)斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动,在最高点处爆炸前的速度大小为
v1=v0cos60°=v0
设v1的方向为正方向,如图所示
由动量守恒定律可得
3mv1=2mv′1+mv2
其中爆炸后大块弹片速度
v′1=2v0
解得
v2=-2.5v0
故质量较小的另一块弹片速度的大小为2.5v0,方向与爆炸前速度的方向相反。
(2)爆炸过程中转化为弹片动能的化学能为
14.(1)15J;(2)
【详解】
(1)若A的质量为3kg,则根据动量守恒有
根据机械能守恒有
代入数据联立解得,烧断细绳前瞬间弹簧的弹性势能为
(2)B物块与右侧的物块C发生碰撞,根据动量守恒有
物块A、B被弹开,由动量守恒有
根据题意,要使烧断细绳后A、B不再相碰,则有
代入数据联立解得
15.(1);(2);(3)-50m/s,负号表示与所设正方向相反
【详解】
(1)子弹射入木块的过程中系统动量守恒
解得
(2)人、船系统动量守恒,总动量始终为零,所以人、船动量大小始终相等,从图中可以看出,人、船的位移大小之和等于L,设人、船位移大小分别为l1、l2,如图
则
两边同乘时间t,可得
而
则
(3)设手雷原飞行方向为正方向,则整体初速度;m1=0.3kg的大块速度为m/s、m2=0.2kg的小块速度为,方向不清,设原方向为正方向,由动量守恒定律
得
此结果表明,质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动,其中负号表示与所设正方向相反。
16.(1);(2)
【详解】
(1)以水平向左为正方向,弹簧弹开a、b过程,由动量守恒定律得
物块a从A运动到C的过程中,由机械能守恒定律得
在最高点重力与支持力的合力提供物块a所需向心力,则有
又
联立可解得
物块b减速到停下过程中,由动能定理得
可解得
(2)弹簧弹开物块a、b的过程,弹性势能转化为动能,可得
解得弹性势能
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答案第1 11页,总2 22页
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