专题：人船模型、爆炸与反冲 专项训练-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

人教版高中物理选择性必修第一册第一章动量守恒定律——动量守恒定律的应用二——人船模型、爆炸与反冲专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、动量守恒定律在人船模型中的应用 1．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． 2．如图所示，一辆小车静止在光滑水平地面上，小车左侧紧挨竖直墙壁，通过细线将小钢球悬挂在固定于小车的竖直杆上，将小球向左拉开一小角度并由静止释放。在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小车始终保持静止 B．小车离开墙壁后做匀速运动 C．小球从释放至第一次摆到最低点的过程机械能不守恒 D．小车离开墙壁后，小球与小车组成的系统动量不守恒 3．如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为，杆顶系一长为的轻绳，绳另一端系一质量为的小球（可视作质点），绳被水平拉直处于静止状态，将小球由静止释放，重力加速度为，不计空气阻力，已知小球运动过程中，始终未与杆相撞。则下列说法正确的是（　　） A．小球不能向左摆到原高度 B．小球向左摆动的过程中，小车向右运动 C．小球摆到最低点的速率为 D．小球向左摆到最低点的过程中，小车向右移动的距离为 4．如图所示，一质量为M、长为L的安全救援小船静止在水面上，质量为m的救生员站在船尾。不计水的阻力，救生员从船尾向左走到船头的过程中船的运动情况为（    ） A．静止不动 B．向右运动L C．向右运动 D．向右运动 5．如图所示，质量为3m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为0.75h0（不计空气阻力）， 则（　　） A．小球和小车组成的系统动量守恒 B．小车向左运动的最大距离为1.5R C．小球离开小车后做斜上抛运动 D．小球第二次能上升的最大高度h2满足 6．如图所示，大气球质量为25kg，载有质量为50kg的人，静止在空气中距地面20m高的地方，气球下方悬挂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．20m B．30m C．40m D．60m 7．如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一质量不计的竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m0的小球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒 B．C球第一次摆到最低点过程中，小球C水平方向移动的距离 C．A、B即将分离时，B的速度为 D．C球第一次到达轻杆左侧的最高处距离O点的竖直高度为 8．如图所示，质量为的气球上有一质量为的猴子，气球和猴子静止在离地面高为的空中。从气球上放下一架不计质量的软梯，为使猴子沿软梯安全滑至地面，软梯的长度至少应为（　　） A． B． C． D． 二、动量守恒定律在爆炸问题中的应用 9．一质量为m的烟花竖直向上升到空中，当速度减为零时炸裂成甲、乙两部分（损失的炸药质量不计），炸裂瞬间甲、乙的速度大小之比为1:3，则甲的质量为（　　） A． B． C． D． 10．航模小组制作了一枚质量为的火箭模型，某时刻火箭速度为，方向水平，燃料即将耗尽。如图，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与初速度相反的方向飞去，速度大小为，则炸裂后另一块速度大小为 A． B． C． D． 11．如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以速度0.5 m/s向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别为0.1kg和0.2kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过3.0s，两球之间的距离为x = 2.7m，则说法正确的是（　　） A．刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同 B．刚分离时，甲球的速度大小为0.1m/s，方向水平向左 C．刚分离时，乙球的速度大小为0.3m/s D．爆炸过程中释放的能量为0.27J 12．一个爆竹竖直升空后某时刻到达最高点，爆炸后分为质量不同的两块，且两块质量之比为3∶2，爆炸后瞬间，质量较大的一块的速度大小为6m/s，则此时另一块的速度大小为（　　） A．9m/s B．6m/s C．4.5m/s D．4m/s 13．双响炮作为深受喜爱的烟花爆竹之一，其独特的魅力在于有两阶段的爆炸过程。首先，将双响炮放在水平地面上，点燃下层的火药，火药迅速爆炸，爆竹获得了竖直向上的初速度，将其发射至最高点。在达到最高点的瞬间，第二层火药随即引爆，将爆竹炸裂成甲和乙两部分。已知甲、乙两块爆竹的质量之比为，其中甲块以的速度水平向左飞出。若不计空气阻力，忽略火药的质量，重力加速度取。那么，两块爆竹的飞行轨迹将是下图中的（　　） A． B． C． D． 14．向空中发射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，则下列说法正确的是（　　） A．b的速度方向一定与原速度方向相反 B．从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大 C．a、b一定同时到达水平地面 D．在炸裂过程中，在水平方向a、b受到的力大小可能不相等 三、动量守恒定律在反冲问题中的应用 15．水火箭是利用反冲原理制作的趣味玩具，瓶内有高压气体和一定量的水。总质量为M的水火箭，由静止沿竖直方向发射，在极短的时间内将内部质量为m的水相对地面以速度v0向下喷出，重力加速度大小为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．瓶内高压气体对箭体做负功 B．喷水后瞬间，箭体的速度大小为 C．箭体上升的最大高度为 D．整个过程中，箭体与水组成的系统机械能守恒 16．某校科技小组发射水火箭如图所示，已知水火箭初始总质量为0.3kg。在极短时间内分两次喷射水流：第一次喷出质量为0.1kg的水，以10m/s的对地速度向下喷出；紧接着第二次喷出质量也为0.1kg的水，以12m/s的对地速度向下喷出。喷出过程中重力可忽略，重力加速度g取，空气阻力不计。水火箭上升的最大高度为（　　） A．6.2m B．12.1m C．24.2m D．48.2m 17．质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态，这个人手中拿着一个质量为∆m（∆m<m）的小物体。当他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出时，下列说法正确的是（　　） A．人的速度大小也为u B．人的动量变化量大小为mu C．小物体的动量变化量大小为mu D．小物体被抛出的速度越大，人获得的速度（相对飞船）越小 18．水火箭是利用反冲原理制作的趣味玩具，瓶内有高压气体和一定量的水。箭体与水的总质量为的水火箭，由静止沿竖直方向发射，在极短的时间内将内部质量为的水以速度向下喷出，剩余箭体上升。重力加速度为，则箭体上升的最大高度为（　　） A． B． C． D． 19．乌贼在遇到紧急情况时，通过快速喷水获得速度而逃离险境。已知乌贼喷水前的质量为，处于静止状态。喷水时，在极短时间内将质量为的水以速度水平向前喷出，获得速度向后逃离。逃离过程中所受水的阻力与其速度成正比，比例系数为。下列说法正确的是（    ） A．乌贼获得的最大速度为 B．喷水后乌贼做匀减速直线运动 C．喷水后乌贼向后逃离的最远距离为 D．喷水过程乌贼消耗的能量等于喷出水的动能 20．下列现象或科技应用中，主要利用反冲运动原理实现的是（　　） A．跳绳时手腕快速晃动使绳子绕身体旋转 B．用力挤压弹簧后，弹簧将手指弹开 C．新型水上飞行器通过向下喷射高压水柱实现悬空 D．儿童用力抽打陀螺后，陀螺持续旋转不倒 21．火箭发射领域“世界航天第一人”是明朝的士大夫万户，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、燃料、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的炽热燃气相对地面以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的浮力 B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为 C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为 D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒 22．乌贼靠自身的漏斗状体管喷射海水推动身体运动，被称为“水中火箭”。如图所示，一只悬浮在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为，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，从而以的速度迅速逃窜，喷出水的质量为，则喷出水的速度大小为（　　） A． B． C． D． 23．关于火箭、反冲现象，下列说法正确的是（　　） A．火箭、汽车的运动都属于反冲运动 B．火箭做加速运动的原因是发动机推动外部空气，空气反作用力推动火箭 C．为了减少反冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身 D．喷气式飞机、轮船航行的运动都属于反冲运动 24．如图所示，一个液化气瓶固定在位于光滑水平面上的小车上，开始时小车静止，液化气瓶（含气）与小车的总质量为。打开液化气瓶，液化气瓶向后喷射气体的速度（对地）大小恒为，则当液化气瓶喷射出质量为的气体时，小车的速度大小为（　　） A． B． C． D． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《人教版高中物理选择性必修第一册第一章动量守恒定律——动量守恒定律的应用二——人船模型、爆炸与反冲专项训练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D B D D D D D D D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B A B C C C C D A C 题号 21 22 23 24 答案 C C C D 1．B 【详解】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， 根据动量守恒定律得Mv-mv′=0 解得船的质量M= 故选B。 2．D 【详解】A．小球第一次下摆到最低点过程中小车静止，小球从最低点向右摆动过程小车向右运动，故A错误； B．小球从最低点向右摆动过程小车离开墙壁向右运动，细线对小车的拉力是变力，小车的加速度是变化的，小车离开墙壁后做变速直线运动，故B错误； C．小球从释放到第一次摆到最低点的过程中只有重力做功，小球的机械能守恒，故C错误； D．小车离开墙壁后小球与小车组成的系统在水平方向所受合力为零，在水平方向动量守恒，在竖直方向所受合力不为零，系统所受合力不为零，系统动量不守恒，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．小球与车组成系统水平方向动量守恒，当小球向左摆到最高点瞬间，水平方向速度为零，此时小车速度也为零，由系统机械能守恒，可知小球可以向左摆到原高度，故A错误； B．小球向左摆动的过程中，根据水平方向动量守恒，由于初动量为零，则小车速度向右，故B正确； C．取水平向右为正方向，设当小球到达最低点时速度大小为，此时小车的速度大小为，则根据动量守恒和能量守恒定律可知， 解得，故C错误； D．当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为，小车向右移动的距离为，根据水平动量守恒有 且有 解得，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】由于不计水的阻力，人和船构成的系统动量守恒，题意可知系统总动量为0，故救生员向左运动，则船向右运动，规定向左为正方向，则有 因为 联立解得 故选D。 5．D 【详解】A．小球和小车组成的系统，在水平方向上不受外力，水平方向动量守恒；但在竖直方向上，小球有加速度，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，A错误； B．设小车向左运动的最大距离为x，取水平向右为正方向，根据水平方向动量守恒，系统水平方向初动量为0，则有 解得 B错误； C．小球离开小车时，水平方向与小车共速（水平动量守恒，系统水平初动量为0 ），竖直方向有速度，相对地面是竖直上抛运动，不是斜上抛，C错误； D．小球第一次在车中运动过程中，由功能关系得 即 即小球第一次在车中滚动损失的机械能为，由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，小车对小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于，则小球第二次能上升的最大高度h2满足 D正确。 故选D。 6．D 【详解】设人的质量为m1，气球的质量为m2，系统所受重力与浮力平衡，合外力为零，根据系统动量守恒得 人与气球运动的距离分别为， 联立可得 又 代入数据解得绳长至少为 故选D。 7．D 【详解】A．运动过程中，A、B、C组成的系统只在水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，故A错误； B．C球第一次摆到最低点过程中，由水平动量守恒可知 且 解得小球C水平方向移动的距离，故B错误； C．当C到达最低点时A、B即将分离，根据动量守恒和能量守恒可知， 联立解得B的速度为，，故C错误； D．C球第一次到达轻杆左侧的最高处时AC共速，向左为正方向，由动量守恒和能量守恒可知， 解得距离O点的竖直高度为，故D正确。 故选D。 8．D 【详解】设猴子下降过程中气球上升高度为H，由题意知猴子下落高度为h，猴子和气球组成的系统所受合外力为零，由动量守恒定律得MH=mh 解得 所以软梯长度至少为 故选D。 9．D 【详解】烟花爆炸瞬间内力远大于外力，系统动量守恒。爆炸前烟花速度为零，总动量为零。爆炸后甲、乙两部分动量矢量和仍为零。设甲的质量为m1，速度为v，乙的质量为m2，速度为-3v，由动量守恒可得 所以 总质量不变，则 联立解得甲的质量为 故选D。 10．D 【详解】以炸裂前火箭的速度方向为正方向，火箭炸裂成两块瞬间，由水平方向动量守恒得 则 故选D。 11．B 【详解】AB．根据动量守恒定律有 爆炸时间忽略不计，若爆炸后甲速度方向向左，此时为负值，则有 解得， 若爆炸后甲速度方向向右，此时为正值，则有 解得， 可知，爆炸后甲速度方向向右的情景不成立，即爆炸后甲速度方向向左，速度应取， 即分离时，甲、乙两球的速度方向相反，甲球的速度大小为0.1m/s，方向水平向左，故A错误，B正确； C．结合上述可知，刚分离时，乙球的速度大小为0.8m/s，故C错误； D．爆炸过程中释放的能量为 结合上述解得，故D错误。 故选B。 12．A 【详解】爆竹在最高点速度为零，爆炸瞬间，系统动量守恒。设质量较大的碎块质量为3m，速度为6m/s；另一块质量为2m，速度为v，根据动量守恒定律有 解得 速度大小为9m/s，方向与质量较大的碎块相反。 故选A。 13．B 【详解】双响炮爆炸时距离地面高度 在达到最高点的瞬间，水平方向动量守恒有 可知 爆炸后甲乙做平抛运动，由于甲乙在空中运动时间t相同，则二者位移之比为 落地时间均为 落地时甲的水平位移 综合可知B选项符合题意。 故选B。 14．C 【详解】A．在炸裂过程中，由于重力远小于内力，系统的动量守恒。炸裂前物体的速度沿水平方向，炸裂后a的速度沿原来的水平方向，根据动量守恒定律判断出来b的速度一定沿水平方向，但不一定与原速度方向相反，取决于a的动量与物体原来动量的大小关系，故A错误； BC．a、b都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由于高度相同，飞行时间一定相同，a，b一定同时到达水平地面；由于初速度大小关系无法判断，所以a飞行的水平距离不一定比b的大，故B错误，C正确； D．在炸裂过程中，在水平方向a、b受到的力大小相等，故D错误。 故选C。 15．C 【详解】A．高压气体推动水向下运动的同时，对箭体的力方向向上，箭体向上运动，位移与力同向，所以气体对箭体做正功，故A错误； B．喷水过程水和箭体组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有 解得箭体的速度为，故B错误； C．喷水后箭体做竖直上抛运动，由B选项可知其上抛的初速度为，所以竖直上抛的最大高度为，故C正确； D．喷水时气体做功，系统机械能增加，故箭体与水组成的系统机械能不守恒，故D错误。 故选C。 16．C 【详解】水火箭靠压出的水给的反作用力加速，以水火箭运动的方向为正方向，在极短时间内喷水两次，均动量守恒，设两次喷水后水火箭的速度为，由动量守恒定律得 可得喷水后水火箭获得的速度为 水火箭上升的最大高度约为 故选C。 17．C 【详解】A.在太空中，系统动量守恒。初始总动量为0，抛出后总动量仍为0。设人速度为（相对飞船），物体速度为（相对飞船），则 可得，故A错误。 B. 人的动量变化量为，大小为，而非，故B错误。 C. 物体初动量为0，末动量为，动量变化量大小为，故C正确。 D. 由可知，越大，的绝对值越大，故D错误。 故选C。 18．D 【详解】喷水时间极短，可以认为喷水过程中动量近似守恒。初始总动量为0，喷出质量的水后，箭体（）获得速度，取向下为正方向，则有 解得 箭体以初速度竖直上抛，则最大高度为 故选D。 19．A 【详解】A．根据动量守恒定律，喷水前总动量为0，喷水后水的动量为（向前），乌贼（质量）的动量为（向后），故 解得，此为乌贼的初始速度，即最大速度。故A正确； B．阻力，加速度 加速度与速度成正比且方向相反，速度减小时加速度也减小，故运动为变减速而非匀减速。故B错误； C．最远距离由动量定理分析：阻力冲量等于动量变化 代入 得。选项C的表达式为，与计算结果不符，故C错误； D．喷水过程消耗的能量包括喷出水的动能和乌贼自身获得的动能，故D错误。 故选A。 20．C 【详解】A．跳绳时手腕晃动使绳子旋转，主要是力改变物体运动状态，并非反冲，故A错误； B．弹簧弹开手指是弹力作用的结果，属于胡克定律，不属于反冲运动，故B错误； C．飞行器向下喷水，水柱的反作用力使其悬空，符合反冲原理，故C正确； D．儿童用力抽打陀螺后，陀螺持续旋转不倒是因为角动量守恒，与反冲无关，故D错误。 故选C。 21．C 【详解】A．火箭的推力来源于喷出的高温高压气体（燃料燃烧时产生）对火箭的反作用力，故A错误； B．在燃气喷出后的瞬间，万户及其所携设备组成的系统内力远大于外力，系统动量守恒，设火箭的速度大小为，规定火箭运动方向为正方向，由动量守恒定律得 解得火箭的速度大小为 ，故B错误； C．喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，上升的最大高度 ，故C正确； D．在火箭喷气过程中，燃料燃烧产生的高温高压气体（向后喷出）对万户及所携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒，故D错误。 故选C 。 22．C 【详解】由题意可知，乌贼逃命时的速度达到，则乌贼和喷出的水组成的系统动量守恒，设乌贼喷射出水的速度为，取乌贼向前逃窜的方向为正方向，由动量守恒定律可得 解得 故选C。 23．C 【详解】A．火箭的运动属于反冲，但汽车依靠地面摩擦力驱动，并非反冲，故A错误； B．火箭的加速源于喷出燃料的反冲力，而非推动外部空气，故B错误； C．用肩部抵住枪身可增大系统质量，减少后坐速度，从而减小反冲影响，故C正确； D．喷气式飞机通过喷气反冲前进，属于反冲；轮船螺旋桨依赖水的反作用力，不属反冲，故D错误。 故选C。 24．D 【详解】喷气过程系统动量守恒，则有 解得小车的速度大小 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $