第一章 第6节 反冲现象　火箭（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业（八）　反冲现象　火箭 （建议用时：40分钟） （见学生用书P127） [基础题组练] 题组一　对反冲现象的理解 1.下列关于反冲运动的说法，正确的是（　　） A.抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲 B.若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力 C.反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用 D.抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律 答案：D　 解析：由于系统的一部分向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动，定义中并没有确定两部分之间的质量关系，选项A错误；在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，选项B错误；在反冲运动中一部分受到另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，选项C错误，D正确. 2.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是（　　） A.向后踢腿 B.手臂向后甩 C.在冰面上滚动 D.脱下外衣水平抛出 答案：D　 解析：以人为研究对象，人向后踢腿或甩手，总动量为0，所以人整体不动，选项A、B错误；因为是完全光滑的水平冰面，没有摩擦力，人是滚不了的，选项C错误；把外衣抛出，人会获得一个反向的速度，可以离开冰面，选项D正确. 3.（多选）国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节：为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机，推动地球离开太阳系，用2 500年的时间奔往另外一个栖息之地.这个科幻情节中有反冲运动的原理.现实中的下列运动，属于反冲运动的是（　　） A.汽车的运动 B.直升机的运动 C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动 答案：CD　 解析：汽车的运动利用了汽车的牵引力，不属于反冲运动，选项A错误；直升机的运动利用了空气的反作用力，不属于反冲运动，选项B错误；火箭的运动是利用喷气的方式获得动力，属于反冲运动，选项C正确；反击式水轮机的运动利用了水的反冲作用而获得动力，属于反冲运动，选项D正确. 题组二　火箭模型 4.静止的实验火箭，总质量为M，当它以相对地面的速度v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度为（　　） A.v0 B.－v0 C.v0 D.－v0 答案：D　 解析：火箭整体动量守恒，以v0的方向为正方向，则有（M－Δm）v＋Δmv0＝0，解得v＝－v0，负号表示火箭的运动方向与v0方向相反. 5.某一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火箭（包括燃料）质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次.以下说法正确的是（　　） A.运动第1 s末，火箭的速度约为10 m/s B.运动第2 s末，火箭的速度约为135 m/s C.当发动机第3次喷出气体后，火箭的速度约为2 m/s D.当发动机第4次喷出气体后，火箭的速度约为200 m/s 答案：C　 解析：1 s末发动机喷出20次，共喷出的气体质量为m1＝20×0.2 kg＝4 kg，根据动量守恒定律得（M－m1）v1－m1v＝0，则得火箭1 s末的速度大小为v1＝＝ m/s≈13.5 m/s，选项A错误；2 s末发动机喷出40次，共喷出的气体质量为m2＝40×0.2 kg＝8 kg，同理可得，火箭2 s末的速度大小为v2＝＝ m/s≈27.4 m/s，选项B错误；第3次气体喷出后，共喷出的气体质量m3'＝3×0.2 kg＝0.6 kg，同理可得，火箭第3次喷出气体后的速度大小为v3＝＝ m/s≈2.0 m/s，选项C正确；第4次气体喷出后，共喷出的气体质量m4＝4×0.2 kg＝0.8 kg，同理可得，火箭第4次喷出气体后的速度大小为v4＝＝ m/s≈2.7 m/s，选项D错误. 题组三　人船模型 6.（多选）如图所示，质量为M，长度为L的船停在平静的湖面上，船头站着质量为m的人，M＞m，现在人由静止开始由船头走到船尾.不计水对船的阻力，则（　　） A.人和船运动方向相同 B.船运行速度小于人的行进速度 C.由于船的惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离 D.人相对水面的位移为 答案：BD　 解析：人和船动量守恒，系统总动量为零，故人和船运动方向始终相反，选项A错误；由动量守恒定律有Mv船＝mv人，又M＞m，故v人＞v船，选项B正确；由人—船系统动量守恒且系统总动量为零知：人走船走，人停船停，选项C错误；由平均动量守恒M＝m和x人＋x船＝L知x人＝，选项D正确. 7.（多选）某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”，该同学到实验室里，将一质量为M、长为L的滑块置于水平气垫导轨上（不计摩擦）并接通电源，该同学又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端，下列说法正确的是（　　） A.只有蜗牛运动，滑块不运动 B.滑块运动的距离是L C.蜗牛运动的位移是滑块的倍 D.滑块与蜗牛运动的距离之和为L 答案：CD　 解析：根据“人船模型”，易得滑块的位移为L，蜗牛运动的位移为L，选项C、D正确. 8.如图所示，大气球质量为25 kg，载有质量为50 kg的人，静止在空气中距地面20 m高的地方，气球下方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地面，为了安全到达地面，则绳长至少为（不计人的身高，可以把人看作质点）（　　） A.60 m B.40 m C.30 m D.10 m 答案：A　 解析：人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度大小为v1，气球的速度大小为v2，运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，以向下为正方向，由动量守恒定律得m1v1－m2v2＝0，则m1·－m2·＝0，解得s气球＝2s人＝40 m，则绳子长度L＝s气球＋s人＝40 m＋20 m＝60 m，即绳长至少为60 m，选项A正确. [能力提升练] 9.如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB，轨道最低点B与水平轨道BC相切，整个轨道处于同一竖直平面内.将质量为m的物块（可视为质点）从A点无初速度释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出.已知重力加速度为g，小物块与BC部分的动摩擦因数为μ，空气阻力可忽略不计.关于物块从A位置运动至C位置的过程，下列说法中正确的是（　　） A.小车和物块构成的系统动量守恒 B.摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和为零 C.物块的最大速度为 D.小车发生的位移为（R＋） 答案：D　 解析：AB段只是水平方向动量守恒，系统合外力不为零，动量不守恒，选项A错误；物块A与小车BC段有相对位移，摩擦力做功的代数和不为零，选项B错误；如果小车不动，物块到达水平轨道时速度最大，由mgR＝mv2得v＝，现在物块下滑时，小车向左滑动，则物块的最大速度小于，选项C错误；设BC段长为L，根据系统水平方向动量守恒可知：物块和小车最后相对静止时的速度为零，对系统，由能量守恒得mgR＝μmgL，得L＝，设整个过程物块相对地面的位移大小为x1，小车相对地面的位移大小为x2.则有mx1－Mx2＝0，x1＋x2＝L＋R，解得x2＝（R＋），选项D正确. 10.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L（如图所示），已知他自身的质量为m，则渔船的质量为（　　） A. B. C. D. 答案：B　 解析：设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为v'，人从船尾走到船头所用时间为t，取船的运动方向为正方向，则v＝，v'＝，根据动量守恒定律得Mv－mv'＝0，解得船的质量M＝，选项B正确. 11.如图所示，质量为M的四分之一光滑轨道静止在光滑水平面上，圆弧轨道末端与水平面相切，圆弧轨道半径为R，且圆弧轨道不固定.有一质量为m＝M的小球A从圆弧轨道上与圆心等高处无初速度释放，小球可视为质点，重力加速度为g，求： （1）小球与圆弧轨道分离时小球的速度大小； （2）从刚释放小球到小球与圆弧轨道恰好分离的过程中圆弧轨道运动的位移大小. 解析：（1）圆弧轨道不固定且光滑，水平面光滑，则小球和圆弧轨道组成的系统机械能守恒， 有mgR＝m＋M小球和圆弧轨道组成的系统水平方向动量守恒，有0＝mv1－Mv2，又m＝M， 联立解得v1＝. （2）设从刚释放小球到小球与圆弧轨道恰好分离的过程中小球和圆弧轨道运动的位移大小分别为x1、x2，小球和圆弧轨道组成的系统水平方向动量守恒， 可得0＝m－M，又x1＋x2＝R， 解得x2＝. 答案：（1）　（2） 12.平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向向右跳出，落在平板车地板上的A点，A点距货箱的水平距离为l＝4 m，如图所示.人的质量为m，车连同货箱的质量为M＝4m，货箱高度为h＝1.25 m.求车在人跳出后到落到地板前的水平反冲速度的大小（g取10 m/s2，不计空气阻力）. 解析：人从货箱边跳离的过程，系统（人、车和货箱）水平方向动量守恒，设人的水平速度大小是v1，车的反冲速度大小是v2，取向右为正方向，则mv1－Mv2＝0，解得v2＝v1，人跳离货箱后做平抛运动，车以速度v2做匀速运动，运动时间为t＝＝ s＝0.5 s.由图可知，在这段时间内人的水平位移大小x1＝v1t，车的位移大小x2＝v2t，由于x1＋x2＝l， 即v1t＋v2t＝l， 则v2＝＝ m/s＝1.6 m/s. 答案：1.6 m/s 学科网（北京）股份有限公司 $$