【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：1.6 反沖現(xiàn)象火箭提能作業(yè)習(xí)題

第一章6eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1．(2023·江西省贛州市崇義中學(xué)高二下學(xué)期開學(xué)檢測)有關(guān)實際生活中的現(xiàn)象，下列說法錯誤的是(D)A．火箭靠噴出氣流反沖作用而獲得巨大的速度B．體操運動員在著地時屈腿是為了減小地面對運動員的作用力C．用槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減小反沖的影響D．為了減輕撞車時對司乘人員傷害程度，汽車前部的發(fā)動機艙越堅固越好解析：根據(jù)反沖運動的特點與應(yīng)用可知，火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大的速度，故A正確；體操運動員在落地的過程中，動量變化一定，即運動員受到的沖量I一定，由I＝FΔt可知，體操運動員在著地時屈腿是為了延長時間Δt，可以減小運動員所受到的平均沖力F，故B正確；用槍射擊時，子彈給槍身一個反作用力，會使槍身后退，影響射擊的準確度，所以為了減小反沖的影響，用槍射擊時要用肩部抵住槍身，故C正確；為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，就要延長碰撞的時間，由I＝FΔt可知位于汽車前部的發(fā)動機艙不能太堅固，故D錯誤。2．運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是(B)A．燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭B．火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動火箭C．火箭吸入空氣，然后向后推出，空氣對火箭的反作用力推動火箭D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭解析：火箭工作的原理是利用反沖運動，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出時，使火箭獲得的反沖速度，故正確答案為選項B。3．(2023·浙江省湖州中學(xué)高三下學(xué)期模擬)2017年6月15日上午11點，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號乙運載火箭成功發(fā)射首顆X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星“慧眼”。假設(shè)將發(fā)射火箭看成如下模型：靜止的實驗火箭，總質(zhì)量為M＝2100kg，當(dāng)它以對地速度為v0＝840m/s噴出質(zhì)量為Δm＝100kg的高溫氣體后，火箭對地速度為(噴出氣體過程中重力和空氣阻力可忽略不計)(B)A．42m/s B．－42m/s C．40m/s D．－40m/s解析：噴出氣體過程中重力和空氣阻力可忽略不計，可知在火箭發(fā)射的過程中二者組成的系統(tǒng)豎直方向的動量守恒，以噴出氣體的速度方向為正方向，由動量守恒定律得：Δmv0＋(M－Δm)v＝0，解得：v＝－42m/s，故B正確，A、C、D錯誤。4．豎直發(fā)射的火箭質(zhì)量為6×103kg。已知每秒鐘噴出氣體的質(zhì)量為200kg。若要使火箭最初能得到20m/s2的向上的加速度，則噴出氣體的速度約為(C)A．700m/sB．800m/sC．900m/sD．1000m/s解析：每秒噴出氣體的動量等于火箭每秒增加的動量，即m氣v氣＝m箭v箭，由動量定理得火箭獲得的動力F＝eq\f(m箭v箭,t)＝eq\f(m氣v氣,t)＝200v，又F－m箭g＝m箭a，得v＝900m/s。5．如圖所示，在光滑的水平地面上有一輛平板車，車的兩端分別站著人A和B，A的質(zhì)量為mA，B的質(zhì)量為mB，mA＞mB。最初人和車都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)在兩人同時由靜止開始相向而行，A和B相對地面的速度大小相等，則車(C)A．靜止不動 B．向右運動C．向左運動 D．左右往返運動解析：A和B與小車作用過程中系統(tǒng)動量守恒，開始都靜止，總動量為零。由于mA＞mB，兩人速度大小相等，則A向右的動量大于B向左的動量，故小車應(yīng)向左運動；故選C。6．(2023·吉林延邊二中高二下學(xué)期期末)一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運動，若其沿運動方向的相反方向射出一物體P，不計空氣阻力，則(A)A．火箭一定離開原來軌道B．P一定離開原來軌道C．火箭運動半徑可能不變D．P運動半徑一定減小解析：火箭射出物體P后，由反沖原理可知火箭速度變大，則所需向心力變大，從而做離心運動離開原來軌道，故半徑增大，A對，C錯；P的速率較原火箭速率可能減小，可能不變，可能增大，故其運動也存在多種可能性，所以BD錯。二、非選擇題(共24分)7．(11分)某學(xué)習(xí)小組在探究反沖運動時，將質(zhì)量為m1的一個小液化氣瓶固定在質(zhì)量為m2的小玩具船上，利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動力?，F(xiàn)在整個裝置靜止放在平靜的水面上，已知打開瓶后向外噴射氣體的對地速度為v1，如果在Δt的時間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為Δm，忽略水的阻力，則噴射出質(zhì)量為Δm的氣體后，小船的速度是多少？答案：eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)解析：由動量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1＝0得：v船＝eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)。8．(13分)如圖所示，光滑水平面上有兩輛車，甲車上面有發(fā)射裝置，甲車連同發(fā)射裝置質(zhì)量M1＝1kg，車上另有一個質(zhì)量為m＝0.2kg的小球。甲車靜止在平面上，乙車以v0＝8m/s的速度向甲車運動，乙車上有接收裝置，總質(zhì)量M2＝2kg，問：甲車至少以多大的水平速度將小球發(fā)射到乙車上，兩車才不會相撞？(球最終停在乙車上)答案：25m/s解析：要使兩車不相撞，則兩車速度相等。以三者為系統(tǒng)，動量守恒：0＋M2v0＝(M1＋m＋M2)v共，解得v共＝5m/s，以球與乙車為系統(tǒng)，動量守恒：M2v0－mv＝(m＋M2)v共，解得v＝25m/s。eq\f(素能等級練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共2小題，每題7分，共14分)1．有一條捕魚小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長，一位同學(xué)想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量，他進行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，用卷尺測出船后退的距離d，然后用卷尺測出船長L。已知他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量為(B)A．eq\f(mL＋d,d) B．eq\f(mL－d,d)C．eq\f(mL,d) D．eq\f(mL＋d,L)解析：設(shè)人走動時船的速度大小為v，人的速度大小為v′，人從船尾走到船頭所用時間為t，取船的速度為正方向。則v＝eq\f(d,t)，v′＝eq\f(L－d,t)，根據(jù)動量守恒定律得：Mv－mv′＝0，解得，船的質(zhì)量：M＝eq\f(mL－d,d)，故選B。2.(多選)(2023·廣東省佛山一中、順德一中、石門中學(xué)高二下學(xué)期期末)如圖所示，質(zhì)量為m，半徑為r的小球，放在內(nèi)半徑為R，質(zhì)量為M＝5m的大空心球內(nèi)，大球開始靜止在光滑水平面上，當(dāng)小球由圖中位置無初速釋放沿內(nèi)壁滾到最低點時，下列說法中正確的是(BC)A．M與m系統(tǒng)動量守恒B．M與m系統(tǒng)動量不守恒C．M的對地位移大小為eq\f(R－r,6)D．m的對地位移大小為eq\f(5R－r,12)解析：因為M與m系統(tǒng)在豎直方向合外力不為0，所以M與m系統(tǒng)動量不守恒，故B正確，A錯誤；因為M與m系統(tǒng)在水平方向合外力為0，所以M與m系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)大球M的水平位移大小為x，小球m滑到最低點所用的時間為t，發(fā)生的水平位移大小為R－r－x，取水平向左方向為正方向。由人船模型可知：meq\f(R－r－x,t)＝Meq\f(x,t)，解得M的對地位移大小為x＝eq\f(R－r,6)；m的對地位移大小為eq\f(5R－r,6)，故C正確，D錯誤。二、非選擇題(共26分)3．(12分)以初速度v0沿與水平方向成60°角斜向上拋出的手榴彈，到達最高點時炸成質(zhì)量分別為m和2m的兩塊。其中質(zhì)量大的一塊沿著原來的方向以2v0的速度飛行。求：(1)質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向；(2)爆炸過程有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動能？答案：(1)2.5v0，方向與爆炸前速度的方向相反(2)eq\f(27,4)mveq\o\al(2,0)解析：手榴彈爆炸過程，爆炸力是內(nèi)力，遠大于重力，因此爆炸過程各彈片組成的系統(tǒng)動量守恒，因為爆炸過程火藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進而有一部分轉(zhuǎn)化為彈片的動能，所以此過程系統(tǒng)的機械能(動能)增加。(1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運動，在最高點處爆炸前的速度v1＝v0cos60°＝eq\f(1,2)v0。設(shè)v1的方向為正方向，如圖所示，由動量守恒定律得：3mv1＝2mv1′＋mv2其中爆炸后大塊彈片速度v1′＝2v0，解得v2＝－2.5v0，“－”號表示v2的速度與爆炸前速度方向相反。(2)爆炸過程中轉(zhuǎn)化為動能的化學(xué)能等于系統(tǒng)動能的增量，ΔEk＝eq\f(1,2)×2mv1′2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)×3mveq\o\al(2,1)＝eq\f(27,4)mveq\o\al(2,0)。4．(14分)如圖所示，m1＝0.2kg的小球1和m2＝0.5kg的小球2通過細線連接，兩球之間有一壓縮狀態(tài)的輕彈簧(小球和彈簧不拴接)，靜止于光滑平臺上，平臺高度BD＝0.8m，現(xiàn)燒斷細線，兩小球在彈簧彈力作用下分離，小球2離開平臺落在水平地面的C點，DC＝1.6m，小球1向左運動進入一半徑R＝1m的光滑圓軌道，g＝10m/s2，求：(1)細線燒斷前系統(tǒng)的彈性勢能；(2)小球1到達圓軌道最高點A時對軌道壓力的大小。答案：(1)14J(2)10N解析：(1)由題意，小球2離開B點做平拋運動的時間為t＝eq\r(\f(2BD,g))＝0.4s，彈簧彈開后小球2獲得的初速度大小為v2＝eq\f(DC,t)＝4m/s，設(shè)彈簧彈開后小球1獲得的初速度大小為v1，彈簧彈開兩小球的過程中，兩小球和彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力為零，則m1v1＝m2v2，解得v1＝10m/s，根據(jù)機械能守恒定律可知細線燒斷前系統(tǒng)的彈性勢能為Ep＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,