2021年高考物理模擬題精練專題7

2021年高考物理100考點最新模擬題千題精練（必修二和動量）

第七部分動量

專題7.18反沖模型

一、選擇題

1.（2020山東檢測）如圖所示，某中學航天興趣小組的同學將靜置在地面上的質(zhì)量為M（含水）的自制“水火箭”

釋放升空，在極短的時間內(nèi),質(zhì)量為根的水以相對地面為W的速度豎直向下噴出。已知重力加速度為g,空氣阻

力不計，下列說法正確的是

A.火箭的推力來源于火箭外的空氣對它的反作用力

B.水噴出的過程中,火箭和水機械能守恒

C.火箭獲得的最大速度為色」

M-m

22

D.火箭上升的最大高度為一°,

2g（M）2

【參考答案】D

【名師解析】火箭的推力來源于火箭噴出的水對它的反作用力，選項A錯誤：水噴出的過程中，火箭和水

組成系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)的機械能增加，選項B錯誤；設火箭獲得的最大速度大小為v,由動量守恒定律,

mv0=（M—m）v,解得v=一些―,選項C錯誤；由豎直上拋運動規(guī)律，可得火箭上升的最大高度為

M-m

222

h一口一m%選項D正確。

2g2g(M-ni)2

2、（2018?運城模擬）有關實際中的現(xiàn)象，下列說法不正確的是（）

A.火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度

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少反沖的影響

D.為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，發(fā)動機艙越堅固越好

【參考答案】D

【名師解析】根據(jù)反沖運動的特點與應用可知，火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度，故A正確；

體操運動員在落地的過程中，動量變化一定.由動量定理可知，運動員受到的沖量I一定；由I=Ft可知，

體操運動員在著地時屈腿是延長時間3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，所以為了減少反沖的影響，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=Ft可知位于

車體前部的發(fā)動機艙不能太堅固，故D錯誤.

3.（2018?江西省七校第一次聯(lián)考）一質(zhì)量為M的航天器遠離太陽和行星，正以速度再在太空中飛行，某一時

刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動機瞬間向后噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體向后噴出的速度大小為也，加速

后航天器的速度大小也等于（血、環(huán)、也均為相對同一參考系的速度）（）

（M+加）（知+〃刖+"?%

A-MB-M

My。一切力

0M—mD，M—m

【參考答案】C

【名師解析】以的方向為正方向，由動量守恒定律有Mvo=-mv\+（M—m）V2

解得也=,故選C.

M-m

4.（多選）春節(jié)期間孩子們玩“沖天炮”，有一只被點燃的“沖天炮”噴出氣體豎直向上運動，其中

有一段時間內(nèi)“沖天炮”向上做勻速直線運動，在這段時間內(nèi)與“沖天炮”的有關物理量將是

（）

A.合外力為零B.動能不變

C.重力不變D.動量值變小

【參考答案】AD

【名師解析】“沖天炮”向上勻速，所以合力為零，在上升過程中噴出氣體，則質(zhì)量變小，即

重力、動能、動量變小。選項AD正確。

5.假設將發(fā)射導彈看成如下模型：靜止的實驗導彈總質(zhì)量M=3300kg,當它以相對于地面的速度w

=120m/s噴出質(zhì)量為△機=300kg的高溫氣體后，導彈的速度為（噴出氣體過程中重力和空氣阻力可忽

略）（）

A.—10m/sB.12m/s

C.10m/sD.-12m/s

【參考答案】：D

【名師解析工以導彈和氣體為系統(tǒng)利用動量守恒定律可知，0=Amvo+（M-Am）y,即0=300x120+（3

3OO-3OO）v,解得v=-12m/s,故D正確.

6.下列不屬于反沖運動的是（）

A.噴氣式飛機的運動B.直升飛機的運動

C.火箭的運動D,反擊式水輪機的運動

【參考答案】B

【名師解析】反沖現(xiàn)象是一個物體分裂成兩部分，兩部分朝相反的方向運動，直升飛機不是反沖現(xiàn)

象，故選項B正確.

7.一平板小車靜止在光滑的水平地面上，甲、乙兩人分別站在車上左、右兩端，當兩人同時相向而行時，發(fā)

現(xiàn)小車向左移動，則（）

A.若兩人質(zhì)量相等，必定丫甲＞口乙

B.若兩人質(zhì)量相等，必定口，。乙

C.若兩人速率相等，必定力單＞機乙

D.若兩人速率相等，必定機,，（機乙

【參考答案】AC

【名師解析】把甲、乙以及小車看成一個系統(tǒng)，系統(tǒng)的動量守恒，開始時速度都為零，小車向左運動，

說明甲、乙兩人的合動量方向向右。根據(jù)題意，甲向右運動，乙向左運動，所以甲的動量大于乙的動量，

如果二者質(zhì)量相等，則甲的速度大于乙的速度，如果二者速度相等，則甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。選項AC正

確。

8.一氣球由地面勻速上升，當氣球下的吊梯上站著的人沿著梯子向上爬時，下列說法不正確的是（）

A.氣球可能勻速上升

B.氣球可能相對地面靜止

C.氣球可能下降

D.氣球運動速度不發(fā)生變化

【參考答案】D

【名師解析】氣球和人組成的系統(tǒng)動量守恒，也，當人沿梯子向上爬時，也可能為零,

可能為正，也可能為負，則只有D項錯誤。

9.將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃氣以大小為600m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)

噴出。在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為（噴出過程中重力和空氣阻力可忽略）

A.30kg-m/sB.5.7x102kg-m/s

C.6.0xl02kg-m/sD.6.3x102kg-m/s

【參考答案】.A

【名師解析】燃氣從火箭噴口在很短的時間內(nèi)噴出的瞬間，其重力沖量和空氣阻力沖量都很小，因此可把

火箭和燃氣組成的系統(tǒng)看作所受合外力為零，火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒，設火箭的動量為p,根據(jù)動

量守恒定律，可得：p-nm）=O,解得p=，"w）=0.050kgx6（）0m/s=30kg-m/s,選項A正確。

10.（2017武漢武昌模擬）質(zhì)量M=3kg的滑塊套在水平固定著的軌道上并可在軌道上無摩擦滑動。質(zhì)量為

m=2kg的小球（視為質(zhì)點）通過長L=0.75m的輕桿與滑塊上的光滑軸O連接，開始時滑塊靜止，輕桿處于

水平狀態(tài)?，F(xiàn)給小球一個v0=3m/s的豎直向下的初速度，取g=10m/s2。則

A.小球m從初始位置到第一次到達最低點的過程中，滑塊M在水平軌道上向右移動了0.3m

B.小球m從初始位置到第一次到達最低點的過程中，滑塊M在水平軌道上向右移動了0.3m

C.小球m相對于初始位置可以上升的最大高度為0.27m

D.小球m從初始位置到第一次到達最大高度的過程中，滑塊M在水平軌道上向右移動了0.0.54m

【參考答案】.AD

【名師解析】可把小球和滑塊水平方向的運動看作人船模型，設滑塊M在水平軌道上向右運動了x,由滑

If!Y

塊和小球系統(tǒng)在水平方向時動量守恒，有一=——，解得：x=0.3m,選項A正確B錯誤。根據(jù)動量守恒

ML-x

定律，小球m相對于初始位置上升到最大高度時小球和滑塊速度都為零，由能量守恒定律可知，小球m相

對于初始位置可以上升的最大高度為0.45m,選項C錯誤。根據(jù)動量守恒定律，在小球上升到軌道高度時,

滑塊速度為零，由系統(tǒng)的能量守恒定律可知，小球m相對于初始位置可以到達的最大高度為h=0.45m,與

水平面的夾角為cosa=0.8,設小球從最低位置上升到最高位置過程中滑塊M在水平軌道上又向右運動/x1

mx1

由滑塊和小球系統(tǒng)在水平方向時動量守恒，有一=-----------，解得：x=0.24m。小球m從初始位置到

MLcosa-x'

第一次到達最大高度的過程中，滑塊在水平軌道上向右移動了x+xM）.3m+0.24m=0.54m,選項D正確。

11.（2016?湖北八校聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為M的密閉汽缸置于光滑水平面上，

缸內(nèi)有一隔板P，隔板右邊是真空，隔板左邊是質(zhì)量為，〃的高壓氣體，若將隔板突然

抽去，則汽缸的運動情況是（）

A.保持靜止不動

B.向左移動一定距離后靜止

C.最終向左做勻速直線運動

D.先向左移動，后向右移動回到原來位置

【參考答案】B

【名師解析】將隔板突然抽去，氣體向右移動，氣缸向左移動。穩(wěn)定后氣體相對氣缸的宏觀運動停止，由

動量守恒定律可知氣缸停止，選項B正確。

12.將靜置在地面上、質(zhì)量為"（含燃料）的火箭模型點火升空，在極短時間內(nèi)以相對地面的速度3豎直向

下噴出質(zhì)量為〃？的熾熱氣體。忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響，則噴氣結束時火箭模型獲得的速度大

小是（）

4m-M

A.TMZVOB.一mv（）

M"2

'M—m^'M—"產(chǎn)

【參考答案】D

【名師解析】選火箭和燃料整體為研究對象，在氣體噴出的過程中，內(nèi)力遠大于外力，系統(tǒng)動量守恒，

則（M—

解得v=潸故D選項正確。

M-m

13.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（）

A.燃料推動空氣，空氣反作用力推動火箭

B.火箭發(fā)動機用力將燃料燃燒產(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，然后向后排出，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

【參考答案】B

【名師解析】反沖運動中滿足動量守恒定律，向后噴出的氣體，使火箭獲得向前的推力。選項B正確。

14.一炮艇在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈，設兩炮彈質(zhì)量相同，相

對于地的速率相同，牽引力、阻力均不變，則船的動量和速度的變化情況是（）

A.動量不變，速度增大

B.動量變小，速度不變

C.動量增大，速度增大

D.動量增大，速度減小

【參考答案】A

【名師解析】整個過程動量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動量為零，因而船的動量不變，又因為船發(fā)射炮彈

后質(zhì)量減小，因此船的速度增大。選項A正確。

15.假設一個人靜止于完全光滑的水平冰面上，現(xiàn)欲離開冰面，下列方法中可行的是()

A.向后踢腿B.手臂向后甩

C.在冰面上滾動D.脫下外衣水平拋出

【參考答案】D

【名師解析】踢腿、甩手對整個身體系統(tǒng)來講是內(nèi)力，內(nèi)力不改變系統(tǒng)整體的運動狀態(tài)。只有脫下外衣

水平拋出，才能離開水面，選項D正確。

二.計算題

1.(10分)(2019?廣東揭陽模擬)某小組在探究反沖運動時，將質(zhì)量為my的一個小液化瓶固定在質(zhì)量為

mi的小船上，利用液化瓶向外噴射氣體做為船的動力.現(xiàn)把整個裝置靜止放在平靜的水面上，已知打開液

化瓶后向外噴射氣體的對地速度為V!，如果在A淵時間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為△相，忽略水的阻力，

求：

⑴噴射出質(zhì)量為A機的氣體后，小船的速度是多少？

(2)噴射出質(zhì)量為A機氣體的過程中，小船所受氣體的平均作用力的大小是多少？

【名師解析】：(1)由動量守恒定律得

(/ni+wj2-Aw)v船一△znvi=0

(2)對噴射出的氣體運用動量定理得：F\t=\mv\

解得：/=噂

由牛頓第三定律得，小船所受氣體的平均作用力大小為F=喑.

答案：⑴”-屋⑵鬻

m\+/W2A/nN

2.一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出機=200g的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v=l000m/s(相對地

面).設火箭質(zhì)量M=300kg,發(fā)動機每秒鐘噴氣20次.

(1)當?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？

(2)運動第1s末，火箭的速度多大？

【名師解析】

解法一(1)噴出氣體運動方向與火箭運動方向相反，系統(tǒng)動量可認為守恒.

設第一次氣體噴出后，火箭速度為W，

則(M-ni)v\—/nv=0,

紅口,口tnv

解得Vl=Ti---；

M-m

設第二次氣體噴出后，火箭速度為必

有(A7—2m)V2—"八，=(M—m)，?,

2mv

解得也=

M-2nf

設第三次氣體噴出后，火箭速度為內(nèi)，

有(M—3"?)嗎一〃?u=(M—2/77)V2，

解得=2m/s.

M—3m

(2)依次類推，設第〃次氣體噴出后，火箭速度為功,

有(A7—nni)vn—mu=fM—(〃-1)"?]vn-\，

解得v“=

M-fim

因為每秒噴氣20次，所以第Is末火箭速度為

儂一E六13.5m/s.

解法二(1)整體選取研究對象，運用動量守恒定律求解.

設噴出三次氣體后火箭的速度為門，以火箭和噴出的三次氣體為研究對象，據(jù)動量守恒定律得

(M—3〃?)吟一3〃w=0,

3/nv/,

解得V3=———^2m/s.

M—3m

(2)以火箭和噴出的20次氣體為研究對象,

則(M—20加)吸o—20A??V=0?

解得V20=7^~~Z-^13.5m/s.

M—20/77

答案(1)2m/s(2)13.5m/s

3.(2019?遂寧市三診)“嫦娥四號”飛船在月球背面著陸過程如下：在反推火箭作用下，飛船在距月面100

米處懸停，通過對障礙物和坡度進行識別，選定相對平坦的區(qū)域后，開始以〃=2m/s2垂直下降。當四條“緩

沖腳”觸地時，反推火箭立即停止工作，隨后飛船經(jīng)2s減速到0,停止在月球表面上。飛船質(zhì)量〃『1000kg,

每條"緩沖腳'’與地面的夾角為60。，月球表面的重力加速度g=3.6m/s2,四條緩沖腳的質(zhì)量不計。求：

(1)飛船垂直下降過程中，火箭推力對飛船做了多少功；

(2)從反沖腳觸地到飛船速度減為0的過程中，每條“緩沖腳”對飛船的沖量大小。

【參考答案】（1）w_6x1057;⑵

1.6X10]/=.何…

3*

【名師解析】⑴設h=100m

飛船加速下降時火箭推力產(chǎn)mn-F--mn

推力對火箭做功為：卬=—Fh

解得：w=-1.6x105）；

（2）t=2s，a=2m/s?反沖腳觸地前瞬間，飛船速度大小為：v2=2ah

從反沖腳觸地到飛船速度減為0的過程中，每條“反沖腳”對飛船的沖量大小為：

4/sin600—mgt—mv

解得：。

/=3巡

3

4.（2019?云南昆明4月）科研人員乘熱氣球進行科學考察，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為

M=200k礦氣球在空中以北=o,im/s的速度勻速下降，距離水平地面高度八=186m時科研人員將質(zhì)量

m=20kg的壓艙物豎直向下拋出，拋出后6s壓艙物落地。不計空氣阻力，熱氣球所受浮力不變，重力加速

度取g=lOm/s2,求：

（1）壓艙物剛被拋出時的速度大小；

（2）壓艙物落地時熱氣球距離水平地面的高度。

【名師解析】

（1）設壓艙物剛被拋出時的速度大小為”，熱氣球的速度大小為”。

壓艙物被豎直向下拋出后，做豎直下拋運動，由運動學規(guī)律有：

-1,

2

h=v1t+^gt

代入數(shù)據(jù)解得：％=lm/s

（2）拋壓艙物的過程，壓艙物和熱氣球組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，取豎直向下為正方向，由

動量守恒定律得:

Mv0=mvt+(M-m)v2

代入數(shù)據(jù)解得：1）=0

設熱氣球受到的浮力為凡則有：F=Mg

壓艙物拋出后對熱氣球進行受力分析，由牛頓第二定律得：

F-（M-ni）g=（M-m）a

代入數(shù)據(jù)解得：

a=^-m/s2

熱氣球6s上升的高度為：

h'=vt+z：at2

22

代入數(shù)據(jù)解得：九，=20m

此時熱氣球距離水平地面的高度為：H=h+h'=206m

答：（1）壓艙物剛被拋出時的速度大小是lm/s；

（2）壓艙物落地時熱氣球距離水平地面的高度是206,〃。

【關鍵點撥】（［嚴艙物被豎直向下拋出后，做豎直下拋運動，加速度為g，根據(jù)位移時間公式求壓艙物剛

被拋出時的速度大?。?/p>

（2）拋壓艙物的過程，壓艙物和熱氣球組成的系統(tǒng)合外力為零，遵守動量守恒定律，由此求出壓艙物剛被拋

出時熱氣球的速度。壓艙物被拋出后，熱氣球勻加速上升，根據(jù)牛頓第二定律求其上升的加速度，再由位

移時間公式求壓艙物落地時熱氣球距離水平地面的高度。

本題是脫鉤問題，關鍵要明確壓艙物剛被拋出的過程，壓艙物和熱氣球組成的系統(tǒng)動量守恒。同時要分析

清楚熱氣球的運動過程，對熱氣球正確受力分析，應用牛頓第二定律、運動學公式即可解題。

5.如圖所示，在離地面H=5A5m的O處用長L=0.45m的不可伸長的細線掛--質(zhì)量為0.09口的爆竹（火藥質(zhì)

量忽略不計），把爆竹拉起至。點使細線水平伸直，點燃導火線后將爆竹靜止釋放，爆竹剛好到達最低點

B時炸成質(zhì)量相等的兩塊，一塊朝相反方向水平拋出，落到地面上的A處，拋出的水平距離s=5m。另一塊

仍系在細線上繼續(xù)做圓周運動，空氣阻力忽略不計，取g=10m/s2,求：

（1）爆竹爆炸前瞬間的速度大小vo;

(2)繼續(xù)做圓周運動的那一塊在B處對細線的拉力7的大??；

(3)火藥爆炸釋放的能量及

【名師解析】

(1)設爆竹的總質(zhì)量為2m,爆竹從D點運動到B點過程中，

根據(jù)動能定理，得：2/ngL=；-2m加2。

解得：vo=3m/s).

(2)設爆炸后拋出的那一塊的水平速度為也，做圓周運動的那一塊的水平速度為也。

對拋出的那一塊，根據(jù)平拋運動規(guī)律有：

1,

s=v\t,H-L=-gr,

解得vi=5m/s

對?系統(tǒng)，根據(jù)動量守恒定律，得2加巧=加，一加百

在B處，對于做圓周運動的那一塊，根據(jù)牛頓第二定律，得

T-mg=--

L

根據(jù)牛頓第三定律，得做圓周運動的那一塊對細線的拉力7=T.

聯(lián)立以上各式，解得7'=12.55N

E=-mvyKA-2mvn

(3)根據(jù)能量守恒定律，得21+—2/V2--2

解得￡=2.88J。

6.一個連同裝備總質(zhì)量為M=100kg的宇航員，在距離飛船x=45m處與飛船處于相對靜止狀態(tài)，宇航員背著

裝有質(zhì)量為〃?o=O.5kg氧氣的貯氣筒。筒上裝有可以使氧氣以w50m/s的速度噴出的噴嘴，宇航員必須向著

返回飛船的相反方向放出氧氣，才能回到飛船，同時又必須保留一部分氧氣供途中呼吸用，宇航員的耗氧

率為Q=2.5xl0?kg/s,不考慮噴出氧氣對設備及宇航員總質(zhì)量的影響，貝h

(1)瞬時噴出多少氧氣，宇航員才能安全返回飛船？

(2)為了使總耗氧量最低，應一次噴出多少氧氣？返回時間又是多少？

【名師解析】

(1)由題述可知所求的噴出氧氣的質(zhì)量機應有一個范圍，若“太小，宇航員獲得的速度也小，雖貯氣筒中

剩余的氧氣較多，但由于返回匕船所用的時間太長，將無法滿足他途中呼吸所用，若，”太大，宇航員獲得

的速度雖然大了，而筒中氧氣太少，也無法滿足其呼吸作用，所以〃，對應的最小和最大兩個臨界值都應是

氧氣恰好用完的情況，設瞬間噴氣mkg時，宇航員恰能安全返回，根據(jù)動量守恒定律可得：①

宇航員勻速返回的時間為t=x/V②

貯氣筒中氧氣的總質(zhì)量：m^m+Qt③

代入數(shù)據(jù)可得0.05kg</?<0.45kg

(2)當總耗氧量最低時，宇航員安全返回，共消耗氧氣△處則△,"="+0④

QxM2.25x10-2

由①0④可得△，"='------5?=---------------+m

mvm

225x10乜

當，〃=’--