内容正文:
第6节 反冲现象 火箭
[A组 基础巩固练]
1.一航天探测器完成对月球的探测后,离
开月球的过程中,由静止开始沿着与月
球表面成一定倾角的直线飞行,先加速
运动后匀速运动.探测器通过喷气而获
得动力,下列关于喷气方向的说法正确
的是 ( )
A.探测器加速运动时,向后喷射
B.探测器加速运动时,竖直向下喷射
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷射
D.探测器匀速运动时,不需要喷射
2.关于反冲运动的说法中,正确的是 ( )
A.抛出物 m1 的质量要小于剩下质量
m2 才能获得反冲
B.若抛出质量m1 大于剩下的质量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.对抛出部分和剩余部分都适用于牛
顿第二定律
3.载人气球(可视为质点)原来静止于高h
的高空,气球质量为 M,人的质量为m.
若人沿绳滑至地面,则绳至少长 ( )
A.mhM+m B.
Mh
M+m
C.
(M+m)h
m D.
(M+m)h
M
4.如图所示,质量为 M
的密闭汽缸置于光滑
水平 面 上,缸 内 有 一
隔板P,隔板右边是真空,隔板左边是
质量为m 的高压气体,若将隔板突然抽
去,则汽缸的运动情况是 ( )
A.保持静止不动
B.向左移动一定距离后恢复静止
C.最终向左做匀速直线运动
D.先向左移动,后向右移动回到原来
位置
5.如图所示,在光滑水
平面上甲、乙两车相
向而行,甲的速率为
v0,乙的速率也为v0,甲车和车上人的
总质量为10m,乙车和车上人及货包的
总质量为12m,单个货包质量为m10
,为
使两车不相撞,乙车上的人以相对地面
为v=11v0 的速率将货包抛给甲车上的
人,则乙车上的人应抛出货包的最小数
量是 ( )
A.10个 B.11个
C.12个 D.20个
6.将质量为100kg的模型火箭点火升空,
50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速
度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气
喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出
过程中重力和空气阻力可忽略) ( )
A.30kgm/s
B.57×102kgm/s
C.60×102kgm/s
D.63×102kgm/s
7.如图所示,一枚火箭搭
载着卫星以速率v0 进入太空预定位置,
由控制系统使箭体与卫星分离.已知前
部分的卫星质量为m1,后部分的箭体质
量为m2,分离后箭体以速率v2 沿火箭
原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前
31
第一章 动量守恒定律
后系统质量的变化,则分离后卫星的速
率v1 为 ( )
A.v0-v2 B.v0+v2
C.v0-
m2
m1
v2 D.v0+
m2
m1
(v0-v2)
8.“世界航天第一人”
是明朝的万户,如
图所示,他把47个
自制的火箭绑在椅
子上,自己坐在椅子上,双手举着大风
筝,设想利用火箭的推力,飞上天空,
然后利用风筝平稳着陆.假设万户及
其所携 设 备(火 箭、椅 子、风 筝 等)的
总质量为 M,点燃火箭后在极短的时
间内,质量为m 的燃气相对地面以v0
的速度竖直向下喷出,忽略空气阻力
的影响,重力加速度为g,下列说法正
确的是 ( )
A.火箭的推力来源于空气对它的反作
用力
B.在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大
小为
mv0
M-m
C.喷出燃气后,万户及其所携设备能上
升的最大高度为
m2v20
g(M-m)2
D.在火箭喷气过程中,万户及其所携设
备的机械能守恒
9.如图所示,一
对 杂 技 演 员
(都 视 为 质
点 )乘 秋 千
(秋千绳处于
水平位置)从A 点由静止出发绕O 点
下摆,当摆到最低点B 时,女演员在极
短时间内将男演员沿水平方向推出,然
后自己刚好能回到A 处.求男演员落地
点C与O 点的水平距离x.已知男演员
质量m1 和女演员质量m2 之比
m1
m2
=2,
秋千的质量不计,秋千的摆长为 R,C
点比O 点低5R.
[B组 素养提升练]
10.(多选)平静的水面上停着一只小船,
船头站立着一个人,船的质量是人的
质量的8倍.从某时刻起,这个人向船
尾走去,走到船中部他突然停止走动.
水对船的阻力忽略不计.下列说法中
正确的是 ( )
A.人走动时,他相对于水面的速度大
于小船相对于水面的速度
B.他突然停止走动后,船由于惯性还
会继续走动一小段时间
C.人在船上走动过程中,人对水面的
位移是船对水面的位移的9倍
D.人在船上走动过程中,人的动能是
船的动能的8倍
41
选择性必修第一册
11.穿着溜冰鞋的人静止站在光滑的冰面
上,沿水平方向举枪射击,每次射击时
子弹对地速度相等,设第一次射出子
弹后,人相对于地后退的速度为v,下
列说法正确的是 ( )
A.无论射出多少子弹,人后退的速度
都为v
B.射出n 颗子弹后,人 后 退 的 速 度
为nv
C.射出n颗子弹后,人后退的速度小
于nv
D.射出n颗子弹后,人后退的速度大
于nv
12.某校课外科技小组制作了一支“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×
10-4 m3/s,喷出速度保持水平且对地
为 10 m/s.启 动 前 火 箭 总 质 量 为
14kg,则启动2s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103kg/m3.
13.在光滑的水平面上停放一辆平板车,
一小孩站在平板车的最左端,小孩和
平板车的总质量为 M,某时刻小孩将
一质量为m 的物体沿水平向右的方向
抛出,经过一段时间物体落在平板车
上,此时物体和平板车立即相对静止.
已知物体的落地点距离小孩的水平站距
为x=4m,物体的抛出点距离平板车上
表面的高度为h=125m、M=19m,整个
过程中小孩与平板车始终保持相对静
止,重力加速度g取10m/s2.则小孩抛
出物体的瞬间平板车的速度应为多大?
51
第一章 动量守恒定律
13.解析:(1)木板与竖直墙碰撞后,以原速率反弹,设向左为正
方向,由动量守恒定律得
m2v0-m1v0=(m1+m2)v
解得:v=04m/s,方向向左,不会与竖直墙再次碰撞.
由能量守恒定律得
1
2
(m1+m2)v20=
1
2
(m1+m2)v2+μm1gs1
解得s1=096m.
(2)木板与竖直墙碰撞后,以原速率反弹,由动量守恒定
律得
m2v0-m1v0=(m1+m2)v′
解得:v′=-02m/s,方向向右,将与竖直墙再次碰撞,
最后木板停在竖直墙处
由能量守恒定律得1
2
(m1+m2)v20=μm1gs2
解得s2=0512m.
答案:(1)096m (2)0512m
第6节
1.C [探测器在加速运动时,因为受月球引力的作用,喷
气所产生的推力一方面要平衡月球的引力,另一方面还
要提供加速的动力,则沿着后下方某一个方向喷气,选
项 A、B错误;探测器在匀速运动时,因为受月球引力的
作用,喷气产生的推力只需要平衡月球的引力即可(竖
直向下喷气),选项 C正确,选项 D错误.]
2.D [反冲运动的定义为由于系统的一部分物体向某一
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物体之间的质量关
系,故选项 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,故选项 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,故选项 C错误,选项 D正确.]
3.D [设绳至少长为l,人沿绳滑至
地面的时间为t,由图可看出,气球
对地的平均速度为l-h
t
,人对地的
平均速度为-ht
(以竖直向上为正
方向).由动量守恒定律,有M
(l-h)
t
-mht =0
,解得l=M+mM h.
]
4.B [突然撤去隔板,气体向右运动,汽缸做反冲运动,当
气体充满整个汽缸时,它们之间的作用结束.由动量守
恒定律可知,开始时系统的总动量为零,结束时总动量
必为零,汽缸和气体都将停止运动,故B正确.]
5.A [规定水平向左为正方向,两车刚好不相撞即最后两
车速度相等,设相等的速度为v′.对两辆车、两人以及所
有货包组成的系统,由动量守恒定律得12mv0-10mv0
=(12m+10m)v′,解得v′=v011
,设为使两车不相撞,乙
车上的人应抛出货包的最小数量为n,以乙及乙车上的
人 和 货 包 为 系 统,由 动 量 守 恒 定 律 得 12mv0 =
12m-nm10( )v′+n
m
10v
,由题知v=11v0,解得n=
10个,选项 A正确.]
6.A [燃气从火箭喷口喷出的瞬间,火箭和燃气组成的系
统动量守恒,设燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为
p,根据动量守恒定律,可得p-mv0=0,解得p=mv0=
0050kg×600m/s=30kgm/s,选项 A正确.]
7.D [火箭和卫星组成的系统在分离时水平方向上动量守
恒,规定初速度的方向为正方向,由动量守恒定律得(m1+
m2)v0=m2v2+m1v1,解得v1=v0+
m2
m1
(v0-v2),D正确.]
8.B [火箭的推力来源于燃气对它的反作用力,选项 A 错
误;以竖直向下为正方向,根据动量守恒定律有0=mv0
-(M-m)v,解得在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大
小为v= mv0M-m
,选项 B正确;喷出燃气后,万户及其所
携设备做竖直上抛运动,动能转化为重力势能,有 1
2
(M
-m)v2=(M-m)gh,解得万户及其所携设备能上升的
最大高度为h= m
2v20
2g(M-m)2
,选项 C 错误;在火箭喷气
过程中,燃料燃烧,将一部分化学能转化为万户及其所
携设备的机械能,万户及其所携设备的机械能增加,选
项 D错误.]
9.解析:设分离前男女演员在秋千最低点B 的速度为v0,
由机械能守恒定律有(m1+m2)gR=
1
2
(m1+m2)v20
设刚分离时男演员速度的大小为v1,方向与v0 相同;女
演员速度的大小为v2,方向与v0 相反,由动量守恒定律
有(m1+m2)v0=m1v1-m2v2
分离后,男演员做平抛运动,设男演员从被推出到落在C
点所需的时间为t,根据题给条件,由运动学规律得4R=
1
2gt
2,x=v1t.根据题给条件,女演员刚好回到A 点,由
机械能守恒定律得m2gR=
1
2m2v
2
2,已知m1=2m2,由以
上各式可得x=8R.
答案:8R
10.AD [人船系统动量守恒,总动量始终为零,因此人、船
动量等大,速度大小与质量成反比,A 正确;人“突然停
止走动”是指人和船相对静止,设这时人、船的速度为
v,则(M+m)v=0,所以v=0,说明船的速度立即变为
零,B错误;人和船系统动量守恒,速度和质量成反比,
因此人的位移是船的位移的8倍,C错误;由动能和动
量关系Ek=p
2
2m∝
1
m
,人在船上走动过程中人的动能是
船的动能的8倍,D正确.]
11.D [设人、枪(包括子弹)的总质量为 M,每颗子弹质量
为m,子弹射出速度为v0,射出第1颗子弹,有0=(M
-m)v-mv0,设人射出n颗子弹后的速度为v′,则(M
-nm)v′=nmv0,可得v=
mv0
M-m
,v′= nmv0M-nm
,因 M-
m>M-nm,所以v′>nv,故选项 D正确.]
12.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2s末的速度为
v′= ρQtvm-ρQt
=10
3×2×10-4×2×10
1.4-103×2×10-4×2
m/s=4m/s.
答案:4m/s
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参考答案
13.解析:小孩抛出物体的瞬间,小孩、平板车以及物体组
成的系统动量守恒,设抛出的物体的水平速度大小是
v1,平板车的反冲速度大小是v2,则由动量守恒定律得
mv1-Mv2=0
又 M=19m
解得v2=
1
19v1
物体离开手后做平抛运动,车以速度v2 做匀速运动,运
动时间为t= 2hg =05s
在这段时间内物体的水平位移x1 和车的位移x2 分别
为x1=v1t,x2=v2t
又v1t+v2t=x
解得v2=04m/s.
答案:04m/s
第二章 第1节
1.B [振子经过平衡位置时速度最大,A 正确;振子在最
大位移处时,速度最小,为零,B错误;同一位置相对于平
衡位置的位移相同,C正确;动能是标量,振子经过同一
位置时速度的大小相同,则动能相同,D正确.]
2.AC [根据质点在下一时刻的位置来判断质点的速度
方向.]
3.D [该题考查振动和简谐运动的特点.机械振动具有往
复的特性,可以重复地进行,小球在运动过程中,没有重
复运动的路径,因此不是机械振动,当然也肯定不是简
谐运动.]
4.C
5.BC [根据振动的xGt图像可
知,t=25s时位移x<0,且正
在减小,对应振动情景如图所
示.振子从负位移处向平衡位置运动,所以速度沿正方
向且正在增大,位移沿负方向且正在减小,故 B、C正确,
A、D错误.]
6.A [简谐运动位移是以平衡位置为初始位置的,P→Q
的过程位移在增大,速度在减小,故 A 项 正 确,B 项 错
误;由 M→N 速度先增大后减小,故 C项错误;M→N 位
移先减小后增大,故 D项错误.]
7.B [振动图像表示振子位移随时间的变化规律,并不是
振子实际运动轨迹,B正确,A、C错误.B 点切线的方向
不表示振子运动到B 点时的速度方向,D错误.]
8.解析:(1)由题图甲可知,起始位置位移为零,而位移是
指由平衡位置指向振子所在位置的有向线段的长度,故
起始位置应在平衡位置且向右运动.(2)O、B、D 三点位
移为零,对应平衡位置E,A 点为正向最大位移处,对应
位置为G,C点为负向最大位移处,对应位置为F.(3)t=
0时,切线斜率为正,说明振子向正方向运动,t=2s时,
切线斜率为负,说明振子向负方向运动,则两时刻速度
方向相反.(4)振子从平衡位置运动4s,恰好又回到平衡
位置,故位移为0.
答案:(1)平衡位置 右 (2)E G E F E (3)相
反 (4)0
9.解析:(1)分析图像可得a、b、e、f的位移均为1cm.c、d点的
位移都是-1cm.故与a点位移相同的点为b、e、f三点.
(2)由(1)可知,图像上的a、b、e、f 点对应质点运动到同
一位置.图像上的c、d点对应质点运动到关于O 点对称
的另一位置.故以上6个点的速度大小相等.再结合图像
可以判断a、b、c、d、e、f6个点的运动方向分别为正向、
负向、负向、正向、正向和负向.故与a点有相同速度的点
为d和e.
(3)图像上从a点到b 点,对应质点从正方向1cm 处先
是到达2cm 处又返回到1cm 处,通过的路程为2cm.
从b点到c点,对应质点从正方向1cm 处经平衡位置运
动到负方向1cm 处,通过的路程也为2cm,故从a点到
c点总共通过的路程为4cm.
答案:(1)b、e、f (2)d、e (3)4cm
10.ABC [P点处图斜率为正值,故运动方向沿x轴正方向,
A正确;此时x=25×10-2 m,由F=kx 有F=05N,
方向指向平衡位置,即向负方向,B正确;由t=0到图像上
P 点所示时刻振子所经过的路程为375cm,而位移应
为负方向25cm,C正确,D错误.]
11.D [位移向左表示位移为负值,速度向右表示速度为
正值,物体正在由负的最大位移处向平衡位置移动,即
3s到4s内,故选 D.]
12.D [试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是在重
力与浮力相等的位置,开始时向上提起的距离,就是其
偏离平衡位置的位移,为正向最大位移,开始时,试管
由正向最大位移处开始运动,故正确选项为 D.]
13.解析:(1)放手后小球到达平衡位置时,弹簧伸长了x,
则mg=kx,x=mgk
,x也是振动过程中球离平衡位置的
最大距离,所以小球从放手运动到最低点,下降高度为
2x,即2mgk .
(2)小球在最高点时只受重力,其加速度为
g,最低点和最高点对平衡位置的位移大小相等,故加
速度大小相等为g.
答案:(1)2mgk
(2)g
第2节
1.B [弹簧的压缩量是振子离开平衡位置的最大距离,即
振幅,故振幅之比为1∶2,又因为周期与振幅无关,故周
期之比为1∶1,B正确.]
2.B [振 子 经a、b两 点 的 速 度 相
同,根据振子做周期性运动的特
点可知,a、b两点是关于平衡位置O(如图所示)对称的.
从b回到a 的最短时间为04s,振子振动到b点后经
04s第一次回到a点,即a、b两点不是振子的最大位移
处.设图中c、d为最大位移处,则振子b→c→b历时02
s,同理振子由a→d→a也应历时02s,故振子周期应为
08s,由周期和频率关系不难确定频率为125Hz,故选
B.]
3.AC [由振动图像可得,质点的振动周期为8s,A 项正
确;振幅为2cm,B项错误;4s末质点经平衡位置向负
方向运动,速度为负向最大,加速度为零,C项正确;10s
末质点在正的最大位移处,加速度为负值,速度为零,D
项错误.]
4.D [振子从B→O→C 仅完成了半次全振动,所以周期
T=2×1s=2s,振幅A=BO=5cm.振子在一次全振动
中通过的路程为4A=20cm,所以两次全振动中通过的
路程为40cm,3s的时间为15T,所以振子通过的路程
为30cm.]
5.AB [从振动图像可以看出两个振动的周期相同,离开
平衡位置的最大位移即振幅相同,A、B项正确;两个振
动的零时刻相位不同,则初相不同、表达式不同,C、D项
错误.]
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选择性必修第一册