——教学资料参考参考范本——

2019-2020学年度最新高中物理第十六章动量守恒定律16-5反冲运动火箭检测新人教版选修3_5

______年______月______日

____________________部门

新提升·课时作业

基础达标

1．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

【解析】　火箭工作的原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得的反冲速度，故正确答案为选项B.

【答案】　B

2．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则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

【解析】　整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变，又因为船发射炮弹后质量减小，因此船的速度增大．

【答案】　A

3．小车上装有一桶水，静止在水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是(　　)

A．打开阀门S1

B．打开阀门S2

C．打开阀门S3

D．打开阀门S4

【解析】　根据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为零，由0＝m水v水＋m车v车知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出，选项B正确．

【答案】　B

4．一装有柴油的船静止于水平面上，船前舱进水，堵住漏洞后用一水泵把前舱的油抽往后舱，如图所示．不计水的阻力，船的运动情况是(　　)

A．向前运动 B．向后运动

C．静止 D．无法判断

【解析】　虽然抽油的过程属于船与油的内力作用，但油的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程．

【答案】　A

5．(多选)假设一个小型宇宙飞船沿人造地球卫星的轨道在高空中绕地球做匀速圆周运动，如果飞船沿其速度相反的方向抛出一个质量不可忽略的物体A，则下列说法正确的是(　　)

A．A与飞船都可能沿原轨道运动

B．A与飞船都不可能沿原轨道运动

C．A运动的轨道半径可能减小，而飞船的运动轨道半径一定增大

D．A可能沿地球方向竖直下落，而飞船运动的轨道半径将增大

【解析】　飞船沿其速度相反的方向抛出A，由动量守恒定律知飞船的速率变大，其轨道半径一定增大，而A的速度可能与飞船运动方向相同，也可能为零，还可能向相反的方向运动．

【答案】　CD

6．如图所示，自行火炮(炮管水平)连同炮弹的总质量为M，在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶．则炮弹相对炮筒的发射速度v0为(　　)

A. word/media/image2.gif

B. word/media/image3.gif

C. word/media/image4.gif

D. word/media/image5.gif

【解析】　自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒，设向右为正方向，发射前总动量为Mv1，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v0＋v2)，则由动量守恒定律可得：Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)

解得v0＝－v2＝.

【答案】　B

7．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

8．竖直发射的火箭质量为6×103 kg.已知每秒钟喷出气体的质量为200 kg.若要使火箭获得20.2 m/s2的向上加速度，则喷出气体的速度大小应为 (　　)

A．700 m/s B．800 m/s

C．900 m/s D．1 000 m/s

【解析】　火箭和喷出的气体动量守恒，即每秒喷出气体的动量等于火箭每秒增加的动量，即m气v气＝m箭v箭，由动量定理得火箭获得的动力F＝＝＝200v气，又F－m箭g＝m箭a，得v气＝900 m/s.

【答案】　C

9.

如图所示，质量为mB的斜面体B放在质量为mA的斜面体A的顶端，斜面体A放在水平面上，若斜面体A的下底边长度为a，斜面体B的上边长度为b，且mA＝2mB，不计一切摩擦，求当B由A的顶端从静止开始滑到A的底端时，A移动的距离．

【解析】　我们可画出如图所示的示意图．我们注意到，以A、B组成的系统动量不守恒，但该系统水平方向动量守恒(因为该系统水平方向不受外力)．

设A、B在题述过程中的水平位移大小分别为sA、sB，则联想“人船模型”，可得：

mAsA＝mBsB，

因为mA＝2mB，

所以2sA＝sB，

注意到sB＝a－sA－b，可得sA＝.

【答案】　word/media/image6.gif

能力提升

1．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是(　　)

A．步行

B．挥动双臂

C．在冰面上滚动

D．脱去外衣抛向岸的反方向

【解析】　因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边．

【答案】　D

2．绕地球在圆形轨道上匀速率运动的末级火箭和卫星，由于火箭燃料已经烧完，用于连接火箭和卫星的爆炸螺栓炸开，将卫星和末级火箭分开，火箭外壳被抛弃，此后两部分的运动情况是(　　)

A．火箭将做自由落体运动落回地面，进入大气层后烧毁

B．卫星将转入更高一些的轨道

C．卫星和火箭均在原轨道上，卫星在前火箭在后

D．卫星将进入较低的轨道，仍绕地球旋转

【解析】　火箭外壳与卫星分开时，由于爆炸螺栓炸开，对卫星有一向前的作用力．对火箭外壳有一向后的反作用力，使卫星的速度增大，会进入更高一些的轨道绕地球做圆周运动，火箭外壳会进入较低的轨道绕地球做圆周运动，故B正确，A、C、D错．

【答案】　B

3．质量为m的人，原来静止在乙船上，甲、乙两船质量均为M，开始时都静止，人先跳到甲船，立即再跳回乙船，这时两船速度大小之比为v甲 ：v乙等于(　　)

A．1 ：1 B．m ：M

C．(m＋M) ：M D．m ：(M＋m)

【解析】　 对人及甲、乙两船，由动量守恒定律得：Mv甲－(M＋m)v乙＝0，即v甲 v乙＝(m＋M) M.故C正确．

【答案】　C

4．质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比．当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的v－t图象为(　　)

【解析】　人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有(m＋2m)v0＝2mv＋(－mv0)，得v＝2v0，人跳车后做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳车前后车的加速度不变，所以能正确表示车运动的v－t图象是B.故选B.

【答案】　B

5．如图所示，一个质量为m的玩具蛙蹲在质量为m′的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上．若车长为l，细杆高为h，且位于小车的中点，则玩具蛙至少以多大的水平速度v0跳出时，才能落到桌面上？

【解析】　设蛙水平跳出速度为v0，小车后退速度为v1，则在蛙与车作用过程中，系统水平方向动量守恒，则

0＝mv0－m′v1(以v0方向为正)．

在蛙未落至桌面前，小车以v1做匀速运动，设t内走了x，则x＝v1·t(x为对地位移)．

在t时间内，蛙做平抛运动，根据平抛运动规律，即h＝gt2，蛙对地的水平位移应为v0t>－x，而至少

应为v0t＝－x.

解以上各式得v0＝·.

【答案】　·word/media/image7.gif

6．课外科技小组制作了一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是103 kg/m3)

【解析】　“水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v′，由动量守恒定律得(M－ρQt)v′＝ρQtv，火箭启动后2 s末的速度为v′＝＝m/s＝4 m/s.

【答案】　4 m/s

2019-2020学年度最新高中物理第十六章动量守恒定律16-5反冲运动火箭检测新人教版选修3 - 5