第1章 第6节 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用Word(教科版)

题组1　对反冲现象的理解和分析1. (2024·海南海口一中期中)乌贼在水中运动方式是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动，被称为“水中火箭”。如图所示，一只静止在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为4.8 kg，某次遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而以40 m/s的速度逃窜，喷射出的水的质量为1.6 kg，则喷射出水的速度为(　　) A．20 m/s　　　　　　　 B．90 m/s C．120 m/s D．80 m/s 解析：选D。根据动量守恒定律有0＝(m－m0)v1－m0v2，可得喷射出水的速度v2＝v1＝×40 m/s＝80 m/s。 2．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，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：选B。水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，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，则水应向后喷出，故打开阀门S2。 题组2　火箭发射问题 3．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－v2 D．v0＋(v0－v2) 解析：选D。对火箭和卫星由动量守恒定律得(m1＋m2)v0＝m2v2＋m1v1，解得v1＝ ＝v0＋(v0－v2)，故D正确。 4．2023年8月9日，我国在太原卫星发射中心采用“长征二号丙”运载火箭，成功发射“环境减灾二号06”卫星，该卫星将有力提升我国灾害预防、应急管理、生态环境遥感监测业务化应用能力。关于火箭发射过程，下列说法正确的是(　　) A．火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭反作用力导致的 B．火箭在上升过程中，燃气对火箭作用力的冲量大于火箭对燃气作用力的冲量 C．某时刻火箭所受推力大小有喷气速度有关 D．为了提高火箭的速度，可以不断地增加火箭的级数 解析：选C。火箭点火，加速上升离开地面过程中，并不是受到地面对其的反作用力，而是受到燃气对其的作用力使其加速上升，故A错误；根据作用力与反作用力的同时性及等大、反向且作用在一条直线上的特点，可知火箭在上升过程中，火箭对燃气作用力的冲量与燃气对火箭作用力的冲量大小相等，故B错误；设喷出燃气的质量为Δm，v1为燃气速度(火箭速度远小于v1，忽略不计)，根据动量定理FΔt＝Δmv1，可得推力F＝v1，可知火箭所受推力等于单位时间内喷出气体的质量与喷出气体的速度的乘积，故C正确；火箭的级数不可以无限增加，因为增加级数会增大火箭的质量，故D错误。 5.(2024·广东深圳月考)如图所示，在发射长征十一号系列运载火箭时，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中(　　) A．火箭在发射仓内上升过程，受重力和空气阻力两个力的作用 B．火箭的加速度为零时，动能最大 C．高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量 D．高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量 解析：选B。火箭在发射仓内上升过程，受重力、高压气体对火箭的推力和空气阻力三个力的作用，故A错误；火箭先做加速度减小的加速运动，速度增大，火箭的加速度为零时，速度最大，动能最大，故B正确；重力、高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量，故C错误；重力、高压气体对火箭推力和空气阻力的冲量之和等于火箭动量的增加量，故D错误。 题组3　“人船模型”问题 6.如图所示，质量m＝30 kg的小俊同学站在质量M＝150 kg的车的一端，车长L＝3 m，相对于地面静止。若车与地面间的摩擦可以忽略不计，则小俊同学由车的一端走到另一端的过程中，车将(　　) A．后退0.25 m B．后退0.3 m C．后退0.5 m D．一直匀速后退 解析：选C。以人和车为系统，则系统动量守恒，设人的方向为正方向，由动量守恒定律，有mx1＝Mx2，其中x1和x2表示人和车的位移大小，有x1＋x2＝L，解得x2＝0.5 m，由题意，人向前走，车应往后退，A、B错误，C正确；题中未说明人的运动状态，故小车的运动状态不定，D错误。 7.如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对于小船静止。若救生员相对于小船以速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船相对水面的速率为(　　) A．v0＋v B．v0－v C．v0＋v D．v0＋(v0－v) 解析：选C。设救生员跃出后小船相对于水面的速率为v′，以向右为正方向，根据动量守恒定律，有v0＝－m＋Mv′，解得v′＝v0＋v。 8．质量为M的火箭原来以速度大小v0在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为m的气体，喷出气体相对于火箭的速度的大小为u，则喷出后火箭的速率为(　　) A． B． C． D． 解析：选A。以火箭和喷出的气体为研究对象，以火箭飞行的方向为正方向，由动量守恒定律得Mv0＝(M－m)v′＋m，解得v′＝。 9．(多选)(2024·重庆西南大学附中期中)如图所示，在光滑的水平面上有一静止的质量为M的凹槽，凹槽内表面为光滑的半圆弧轨道，半径为R，两端AB与圆心等高，现让质量为m的物块从A点以竖直向下的初速度v0开始下滑，则在运动过程中(　　) A．物块与凹槽组成的系统在水平方向动量守恒 B．物块运动到B点时速度大于v0 C．物块运动到B点后将从B点飞出做竖直上抛运动 D．物块运动到B点时，凹槽向左移动了 解析：选ACD。物块与凹槽组成的系统在水平方向受力为零，所以水平方向动量守恒，故A正确；该系统水平方向动量守恒，所以当物块运动到B点时只有竖直方向的速度，之后将从B点飞出做竖直上抛运动，此时凹槽速度为零，根据能量关系，可知物块的速度等于v0，故B错误，C正确；设物块从A到B的时间为t，物块发生的水平位移大小为x，凹槽产生的位移为y，则有x＋y＝2R，取水平向右为正方向，则根据水平方向动量守恒有m－M＝0，解得y＝，故D正确。 10.(2024·江苏盐城联考期中)人的质量是60 kg，船的质量也是60 kg。若船用缆绳固定，船离岸1 m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(两次人消耗的能量相等，两次均可视为水平跃出，人和船的作用时间很短，不计水的阻力)(　　) A． m B． m C．1 m D． m 解析：选B。若船用缆绳固定时，有x0＝v0t，若撤去缆绳，由动量守恒定律有mv1＝Mv2，两次人消耗的能量相等，则动能不变，有mv＝mv＋Mv，联立解得v1＝v0，船离岸的距离x＝v1t＝v0t＝ x0＝ m。 11．(2024·贵州六盘水统考期中)水火箭制作原理如图甲所示，发射时在水火箭内高压空气压力作用下，水从水火箭尾部喷嘴向下高速喷出，外壳受到反冲作用而快速上升(如图乙所示)。某次发射过程水火箭将壳内质量为2.5 kg 的水相对于地面以6 m/s的速度在极短时间内喷出，已知水火箭外壳质量为0.5 kg。空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．水火箭喷水过程机械能守恒 B．水火箭喷水结束时速度约为5 m/s C．水火箭上升的最大高度约为30 m D．水火箭上升的最大高度约为45 m 解析：选D。水火箭喷水过程，除重力外还有水与火箭的作用力对水火箭做功，机械能不守恒，故A错误；设向上为正方向，火箭筒外壳质量为M，水的质量为m，则由动量守恒定律可得mv1＝Mv2，解得水火箭喷水结束时速度约为v2＝30 m/s，由v＝2gh解得火箭上升的最大高度h＝45 m，故D正确，B、C错误。 12．反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg。 (1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度。 (2)若橡皮塞喷出时速度大小为v＝2.9 m/s，方向与水平方向成60°角，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)? 解析：(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零。以橡皮塞运动的方向为正方向，根据动量守恒定律得mv＋(M－m)v′＝0 解得v′＝－0.1 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s。 (2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒，以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有 mv cos 60°＋(M－m)v″＝0 解得v″＝－0.05 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s。 答案：(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反 (2)0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反 学科网（北京）股份有限公司 $