人教版 (2019)選擇性必修第一冊(cè)6 反沖現(xiàn)象火箭精品鞏固練習(xí)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?1.5課彈性碰撞和非彈性碰撞

解題要點(diǎn)梳理：
“人船模型”問題解題技巧
1.解題前畫出人、船位移草圖
2.運(yùn)動(dòng)分析情況：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人減速船減速。
3.利用原理：動(dòng)量守恒定律
4.人船速度關(guān)系：0=mv1-Mv2.
（m--人的質(zhì)量；M--船的質(zhì)量，v1--人的速度，v2--人的速度）
則v1/v2=M/m,任意時(shí)刻速度與質(zhì)量成反比。
5.人船位移關(guān)系：
mx1-Mx2=0, 則x1/x2=M/m。（x1--人的位移，x2--船的位移）
x1+x2=L 則：x1=ML/(m+M), x2=mL/(M+m) （L--船的長度）

基礎(chǔ)鞏固
1.（2021·陜西渭南·高一期末）下列運(yùn)動(dòng)不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的有（　?。?br /> A．乒乓球碰到墻壁后彈回 B．發(fā)射炮彈后炮身后退
C．噴氣式飛機(jī)噴氣飛行 D．火箭升空
【答案】A
【詳解】A．乒乓球碰到墻壁上彈回是因?yàn)槭艿搅藟Ρ诘淖饔昧?，不是反沖；A正確；BCD．系統(tǒng)在內(nèi)力作用下，當(dāng)一部分向某一方向的動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)，剩余部分沿相反方向的動(dòng)量發(fā)生同樣大小變化的現(xiàn)象，所以，發(fā)射炮彈后炮身后退，是反沖現(xiàn)象；噴氣式飛機(jī)是利用飛機(jī)與氣體間的相互作用，而促進(jìn)飛機(jī)前進(jìn)的，故屬于反沖運(yùn)動(dòng)；火箭升空是利用反沖原理，是反沖現(xiàn)象，BCD錯(cuò)誤。故選A。

2.（2022·全國·高二專題練習(xí)）（多選）采取下列措施有利于增大噴氣式飛機(jī)的飛行速度的是（　　）
A．使噴出的氣體速度更大 B．使噴出的氣體溫度更高
C．使噴出的氣體質(zhì)量更大 D．使噴出的氣體密度更小
【答案】AC
【詳解】把噴氣式飛機(jī)和噴出的氣體看成系統(tǒng)，設(shè)原來的總質(zhì)量為M，噴出的氣體質(zhì)量為m，速度是v，剩余的質(zhì)量（M-m）的速度是v′，規(guī)定飛機(jī)的速度方向?yàn)檎较颍上到y(tǒng)動(dòng)量守恒mv-（M-m）v′=0
解得，由上式可知：m越大，v越大，v′越大，故AC符合題意，BD不符合題意。
3.（2022·遼寧·營口市第二高級(jí)中學(xué)高一階段練習(xí)）（多選）“世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人”是明朝的士大夫萬戶。他把47個(gè)自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風(fēng)箏，設(shè)想利用火箭的推力，飛上天空，然后利用風(fēng)箏平穩(wěn)著陸。假設(shè)萬戶及所攜設(shè)備(火箭(含燃料)、椅子、風(fēng)箏等)總質(zhì)量為M，點(diǎn)燃火箭后在極短的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量為m的熾熱燃?xì)庀鄬?duì)地面以v0的速度豎直向下噴出。忽略此過程中空氣阻力的影響，重力加速度為g，下列說法中正確的是（　?。?br />
A．火箭的推力來源于燃?xì)鈱?duì)它的反作用力
B．在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的速度大小為
C．噴出燃?xì)夂笕f戶及所攜設(shè)備能上升的最大高度為
D．在火箭噴氣過程中，萬戶及所攜設(shè)備機(jī)械能守恒
【答案】AB
【詳解】A．火箭的推力來源于燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對(duì)火箭的反作用力，故A正確；B．在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，視萬戶及所攜設(shè)備(火箭(含燃料)、椅子、風(fēng)箏等)為系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，設(shè)火箭的速度大小為v，規(guī)定火箭運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t有，解得火箭的速度大小為
，故B正確；C．噴出燃?xì)夂笕f戶及所攜設(shè)備做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得上升的最大高度為，故C錯(cuò)誤；D．在火箭噴氣過程中，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對(duì)萬戶及所攜設(shè)備做正功，所以萬戶及所攜設(shè)備機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。故選AB。
4.（2022·全國·高三專題練習(xí)）（多選）如圖所示，質(zhì)量為m的半圓軌道小車靜止在光滑的水平地面上，其水平直徑AB長度為2R，現(xiàn)將質(zhì)量也為m的小球從距A點(diǎn)正上方h0高處由靜止釋放，然后由A點(diǎn)經(jīng)過半圓軌道后從B沖出，在空中能上升的最大高度為（不計(jì)空氣阻力）。則下列說法錯(cuò)誤的是（　　）

A．小球和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
B．小車向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為R
C．小球從B點(diǎn)離開小車不會(huì)再落回軌道內(nèi)
D．小球從B點(diǎn)離開小車后又會(huì)從B點(diǎn)落回軌道，再次恰好到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度為零不會(huì)從A點(diǎn)沖出
【答案】ACD
【詳解】A．小球與小車組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力，所以系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，故A錯(cuò)誤；
B．系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，以向右為正方向，在水平方向，由動(dòng)量守恒定律得：mv-mv＇=0，
解得x=R，故選項(xiàng)B正確；D．由于小球第二次在車中滾動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)位置的速度減小，因此小車給小球的彈力變小，摩擦力變小，克服摩擦力做的功小于，因此小球一定能從A點(diǎn)沖出，故D錯(cuò)誤；
C．小球與小車組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒，則知小球由B點(diǎn)離開小車時(shí)水平方向動(dòng)量為零，小球與小車水平方向速度均為零，小球離開小車后豎直上拋運(yùn)動(dòng)，最后又從B點(diǎn)落回，則C錯(cuò)誤。本題選擇錯(cuò)誤的，故選ACD。
5.（2022·云南·普洱一中高二階段練習(xí)）總質(zhì)量為M的火箭以速度v0飛行，質(zhì)量為m的燃料相對(duì)于火箭以速度v′向后噴出，則火箭的速度大小變?yōu)椋???）
A． B．
C． D．
【答案】A
【詳解】由動(dòng)量守恒定律Mv0=(M－m)v＋m(v－v′)，所以v=，故選A。
6.（2022·甘肅·玉門油田第一中學(xué)高二期中）質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M、長為5米的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊（如圖所示），當(dāng)他向左走到船的左端時(shí)，船左端離岸的距離是1.25米，則（　?。?br />
A．M=2m B．M=3m C．M=4m D．M=5m
【答案】B
【詳解】設(shè)人走動(dòng)時(shí)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(shí)間為t．取船的速度為正方向．則，v′＝，規(guī)定向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒得，
即Ml2=m（l-l2），l=5m，l2=1.25m，則M=3m，故B正確，ACD錯(cuò)誤．故選B。
7.（2022·天津·高三專題練習(xí)）如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M=2kg的炮彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)速度為v0，突然炸成兩塊，質(zhì)量為m=0.5kg的彈頭以速度v1=100m/s沿v0的方向飛去，另一塊以速度v2=20m/s沿v0的反方向飛去．求：
(1) v0的大小
(2)爆炸過程炮彈所增加的動(dòng)能

【答案】（1）10m/s；（2）2700J
【詳解】（1）規(guī)定向右為正，爆炸瞬間，彈頭和另一塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒：，代入數(shù)據(jù)，解得；
（2）爆炸前的動(dòng)能為；
爆炸后的動(dòng)能；
故增加的動(dòng)能為．
8.（2021·全國·高三課時(shí)練習(xí)）在水平鐵軌上放置一門質(zhì)量為M的炮車（不含炮彈），發(fā)射的炮彈質(zhì)量為m，設(shè)鐵軌和炮車間摩擦不計(jì)，則：
（1）水平發(fā)射炮彈時(shí)，炮彈速度為，炮車的反沖速度為多大？
（2）炮身與水平方向成角，炮彈速度大小為，炮車的反沖速度是多大？
（3）炮身與水平方向成角，炮彈射出炮口時(shí)，相對(duì)于炮口速度為，炮車的反沖速度為多大？
【答案】（1）（2）（3）
【詳解】以炮車和炮彈為研究系統(tǒng)，在水平方向上系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.以炮彈前進(jìn)的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得
（1），解得.
（2），解得
（3），解得.
能力提升
9.（2023·全國·高三專題練習(xí)）神舟十三號(hào)載人飛船的返回艙距地面10km時(shí)開始啟動(dòng)降落傘裝置，速度減至10m/s，并以這個(gè)速度開始在大氣中降落。在距地面1m時(shí)，返回艙的四臺(tái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開始豎直向下噴氣，艙體再次減速。每次噴氣時(shí)間極短，返回艙的質(zhì)量和降落傘提供的阻力可以認(rèn)為不變。
（1）設(shè)最后減速過程中返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，并且到達(dá)地面時(shí)恰好速度為0，求：
a．最后減速階段的加速度大??；
b．返回艙的總質(zhì)量大約3噸，根據(jù)資料，返回艙發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)地噴氣速度約為3km/s，試估算每秒每個(gè)噴嘴噴出的氣體質(zhì)量。
（2）若返回艙總質(zhì)量為M，當(dāng)其以速度勻速下落過程中，開動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)開始豎直向下噴氣，每次噴出氣體的質(zhì)量為m，則：
a．如果噴出氣體相對(duì)地面的速度大小為v，噴氣兩次后返回艙的速度是多大？
b．如果噴出氣體相對(duì)噴嘴的速度大小為v，噴氣兩次后返回艙的速度是多大？

【答案】（1）a．；b．；（2）a．；b．
【詳解】（1）a．根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得所以，，加速度大小為50m/s2，負(fù)號(hào)表示加速度方向與初速度方向相反。b．設(shè)每個(gè)噴氣嘴獲得的反沖力為F，單位時(shí)間每個(gè)噴出氣體質(zhì)量為，則，，，解得
（2）a．設(shè)兩次噴氣后返回艙速度大小為，由動(dòng)量守恒定律可得，解得
b．第一次有，第二次有，所以聯(lián)立解得
10.（2022·云南·峨山彝族自治縣第一中學(xué)高二階段練習(xí)）為了發(fā)射洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船要用三級(jí)火箭，發(fā)射時(shí)先點(diǎn)燃第一級(jí)火箭，燃料用完后，空殼自動(dòng)脫落，然后下級(jí)火箭開始工作，三級(jí)火箭能及時(shí)把空殼拋掉，使總質(zhì)量減小。已知運(yùn)載物衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，每級(jí)燃料及空殼質(zhì)量均為m2，燃料燃?xì)鈬姵鱿鄬?duì)運(yùn)載物的速度大小為v0，試通過計(jì)算說明。
（1）如果一次把三級(jí)的燃?xì)鈬娡?，運(yùn)載物獲得的速度是多少？
（2）若三級(jí)火箭逐漸向后噴氣，運(yùn)載物最后獲得的速度是多少？火箭一次把燃?xì)鈬娡昱c逐漸向后三次噴氣哪一種情況獲得更大反沖速度？
【答案】（1）；（2）；逐漸向后三次噴氣
【詳解】（1）由于火箭發(fā)射過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以火箭運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍羧?jí)火箭一次把燃?xì)鈬娡?，運(yùn)載物獲得的速度為v，由動(dòng)量守恒定律得0=m1v＋3m2（v-v0），解得

（2）設(shè)第一級(jí)、第二級(jí)和第三級(jí)燃?xì)鈬姵鰰r(shí)運(yùn)載物的速度依次為v1、v2、v3，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，則第一級(jí)火箭燃?xì)鈬姵鰰r(shí)0=(m1＋2m2）v1＋m2（v1-v0），得，第二級(jí)火箭燃?xì)鈬姵鰰r(shí)
（m1＋2m2）v1=(m1＋m2）v2＋m2（v2-v0），得，第三級(jí)火箭燃?xì)鈬姵鰰r(shí)
（m1＋m2）v2=m1v3+m2（v3-v0），得，由于
，大于，所以逐漸向后三次噴氣可使火箭獲得更大的速度。
11.（2022·全國·高二專題練習(xí)）如圖所示，在光滑水平面上有一小車，小車上固定一豎直桿，總質(zhì)量為M，桿頂系一長為l的輕繩，繩另一端系一質(zhì)量為m的小球，繩被水平拉直處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球處于最右端。將小球由靜止釋放，求：
（1）小球擺到最低點(diǎn)時(shí)小球速度大?。?br /> （2）小球擺到最低點(diǎn)時(shí)小車向右移動(dòng)的距離；
（3）小球擺到最低點(diǎn)時(shí)輕繩對(duì)小車的拉力。

【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)其速度為v1，此時(shí)小車的速度為v2，設(shè)小球的速度方向?yàn)檎较颉Ｏ到y(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得，由能量守恒定律得
解得，
（2）設(shè)當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，小球向左移動(dòng)的距離為s1，小車向右移動(dòng)的距離為s2，系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，以向左為正方向，在水平方向，由動(dòng)量守恒定律得，由幾何關(guān)系可知s1+s2=l
解得
（3）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得，解得小球擺到最低點(diǎn)時(shí)輕繩對(duì)小車的拉力。
12.（2022·安徽馬鞍山·三模）如圖所示，光滑水平面上靜止放置質(zhì)量均為、半徑均為的四分之一光滑圓弧槽A和B，兩圓弧底部距離地面高度均為，初始時(shí)A、B緊靠在一起鎖定為一半則弧槽?，F(xiàn)將一質(zhì)量為的小球C由A槽上方處靜止釋放，恰能沿切線方向進(jìn)入圓弧槽A，當(dāng)小球C剛滑上B槽時(shí)立即解除鎖定，重力加速度為，求：
（1）小球C運(yùn)動(dòng)到兩槽連接處時(shí)速度的大小；
（2）兩槽解除鎖定后，小球C能上升的最大高度；
（3）已知小球C從開始運(yùn)動(dòng)至落地過程，槽B發(fā)生的位移為，那么該過程中小球C的水平位移為多大?

【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）以向右為正方向，對(duì)A與B、C系統(tǒng)，由開始至C運(yùn)動(dòng)到連接處過程，水平方向動(dòng)量守恒，則有，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，解得
（2）C從連接處運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)過程，C在最高點(diǎn)時(shí)，B、C具有相同的速度，對(duì)B、C系統(tǒng)，水平方向動(dòng)量守恒，則有，系統(tǒng)機(jī)械能守恒
解得
（3）C從連接處運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)過程再返回至連接處，對(duì)B、C系統(tǒng)，水平方向動(dòng)量守恒，則有
，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，解得，，C離開B平拋至落地過程，平拋過程C相對(duì)于B的水平位移大小為
，如圖所示，小球C從開始運(yùn)動(dòng)至落地過程的水平位移向右，C的水平位移為

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