1.6反冲现象 火箭 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

1.6反冲现象 火箭 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，平静湖面上静止的小船的船头直立一垂钓者，距离船头右侧d处有一株荷花，当此人沿直线走到船尾时，船头恰好到达荷花处。若已知人的质量为m，船长为L，不计水的阻力，则船的质量为（　　） A． B． C． D． 2．我国早在宋代就发明了火箭。假设一初始静止的火箭总质量为M，喷出气体的质量为m、速度大小为v，则火箭的速度大小可表示为（　　） A． B． C． D． 3．（多选）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M，杆顶系一长为L的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，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g，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．小球向左摆动的过程中，小车向右运动 B．小球和小车组成系统动量守恒 C．小球和小车组成系统的机械能守恒 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．（多选）将总质量为1.05 kg的模型火箭点火升空，在0.02 s时间内有50 g燃气以大小为200 m/s的速度从火箭尾部喷出。下列说法正确的是(燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略)(　　) A．在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力为500 N B．在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力为200 N C．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为5 m/s D．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为10 m/s 5．如图所示，半径为R的四分之一圆弧轨道顶端放置一个光滑物块，物块可视为质点，物块与圆弧轨道的质量均为m。已知重力加速度为g。 (1)圆弧轨道固定在水平面上，由静止释放物块，求： a．物块滑到轨道底端时速度的大小v； b．物块滑到轨道底端的过程中受到的冲量。 (2)轨道放在光滑水平面上，同时释放轨道和物块，求物块滑到轨道底端时速度的大小。 6．一只质量为的乌贼吸入的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。 B层 7．如图，质量为2m、带有半圆形轨道的小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径长度为2R，现将质量为的小球从点正上方高处由静止释放，然后由点进入半圆形轨道后从点冲出，在空中上升的最大高度为（不计空气阻力），则（　　） A．小球和小车组成的系统动量守恒 B．小球离开小车后做斜上抛运动 C．小车向左运动的最大距离为 D．小球第二次上升距点的最大高度 8．（多选）如图，水平放置、足够长的光滑杆上套有一小球，小球通过一长度为的不可伸长的轻绳与小球相连，小球的质量均为。将小球放置于小球的正下方处，并以初速度水平抛出，为重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．绳子恰好绷直时，其与的夹角为 B．绳子绷直前瞬间，小球的速度大小为 C．绳子绷直后瞬间，小球的速度大小为 D．绳子绷直前后，绳子对B球的冲量大小为 9．已知某花炮发射器能在t1=0.2s内将花炮竖直向上发射出去，花炮的质量为m=1kg、射出的最大高度h=180m，且花炮刚好在最高点爆炸为两块物块。假设爆炸前后花炮的总质量不变，爆炸后两物块的速度均沿水平方向，落地时两落地点之间的距离s=900m，且两物块落地的水平位移比为1：4，忽略一切阻力及发射器大小，重力加速度g=10m/s2。求： (1)求花炮发射器发射花炮时，对花炮产生的平均作用力F的大小； (2)爆炸后两物块的质量m1、m2的大小； (3)若花炮在最高点爆炸时有80%的化学能转化成物块的动能，求花炮在空中释放的化学能E。 C层 10．如图所示，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是光滑水平轨道，AB和BC两段轨道相切于B点，小车右端固定一个连接轻弹簧的挡板，开始时弹簧处于自由状态，自由端在C点，C点到挡板之间轨道光滑。一质量为，可视为质点的滑块从圆弧轨道的最高点由静止滑下，而后滑入水平轨道，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．滑块到达B点时的速度大小为 B．滑块到达B点时小车的速度大小为 C．弹簧获得的最大弹性势能为 D．滑块从A点运动到B点的过程中，小车运动的位移大小为 11．（多选）如图，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点。已知小车质量M=3m，重力加速度为g。则滑块从A运动到C的过程中下列说法正确的是（　　） A．BC段摩擦因数 B．小车相对地面的位移大小为 C．小车M的最大速度为 D．小车M的最大速度为 12．如图所示，一质量的小车由水平部分和圆弧轨道组成，长，圆弧的半径，且与水平部分相切于点，小车静止时左端与固定的光滑曲面轨道相切，一质量为的物块从距离轨道底端高为处由静止滑下，并与静止在小车左端的质量为的物块（两物块均可视为质点）发生弹性碰撞，碰撞时间极短。已知除了小车段粗糙外，其余所有接触面均光滑，重力加速度。 (1)求物块与物块碰撞后的速度； (2)若碰后运动到点用时，求此过程小车位移； (3)要使物块既可以到达点又不会与小车分离，求与小车部分动摩擦因数的取值范围。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A A ACD AD D AC D AD 1．A 【详解】船和垂钓者组成的系统动量守恒，故每时每刻均有 所以有 两边同乘以t，有 即 且有 其中 联立解得 故选A。 2．A 【详解】由动量守恒定律可知 解得火箭的速度大小 故选A。 3．ACD 【详解】A．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A正确； B．小球与车组成系统水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，所以系统动量不守恒，故B错误； C．系统只有重力做功，所以系统 机械能守恒，故C正确； D．当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s1，小车向右移动的距离为s2，根据水平动量守恒有 且有 解得，故D正确。 故选ACD。 4．AD 【详解】AB．在燃气喷出过程，以燃气为对象，规定火箭的速度方向为正方向，根据动量定理可得： －FΔt＝－m气v气－0 解得 F＝ ＝500 N 根据牛顿第三定律可得火箭获得的平均推力为500 N，A正确，B错误； CD．燃气喷射前后，火箭和燃气组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得 0＝(M－m气)·v箭－m气v气 解得火箭的速度大小 v箭＝＝10 m/s 选项C错误，D正确。 故选AD. 5．(1)a．，b．，方向水平向右 (2) 【详解】（1）a．对物块，规定水平面的重力势能为零，根据机械能守恒有，解得                                     b．对物块，规定水平向右方向为正，根据动量定理有I=mv-0，可得冲量的大小为，方向水平向右 （2）设物块滑到底端时轨道的速度大小为，滑块滑到底端的过程，滑块与轨道组成的系统机械能守恒，规定水平面的重力势能为零，有① 滑块与轨道组成的系统水平方向动量守恒，规定水平向右为正方向，有②   由①②解得 6． 【详解】乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力，动量守恒；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得 解得喷出水的速度大小为 7．D 【详解】A．小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向上动量守恒；小球与小车组成的系统在竖直方向所受合外力不为零，系统在竖直方向上动量不守恒，因此小球和小车组成的系统动量不守恒，故A错误； B．小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，系统水平方向动量为零，小球离开小车时两者在水平方向速度相等，则小球离开小车时小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，故B错误； C．当小球向右运动时，设任一时刻小球速度的水平分量大小为v，小车的速度大小为，以向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒，得 解得 则小球在水平方向的位移大小x等于小车在水平方向的位移大小的2倍，即 又有 解得小车向左运动的最大距离 故C错误； D．设小球第一次在小车上运动的过程中克服摩擦力做的功为W1，由功能关系得 相比第一次在小车上运动，小球第二次在小车上运动的过程中，任一对应位置处速度变小，小车对小球的弹力变小，小球受到的摩擦力变小，小球克服摩擦做的功 设小球第二次能上升的最大高度为H，根据功能关系可得 解得 故D正确。 故选D。 8．AC 【详解】AB．根据平抛运动规律，从抛出到绳子恰好绷直 ， 几何关系 联立三式可得 则 ， 可知绳绷直时与杆的夹角，且绷直前瞬间B球速度与水平方向的夹角也为，此时B球的速度大小 A正确，B错误； C．绳子绷直过程中，B球所受总冲量沿绳由B指向A，B球的动量减小，故B球的速度减小，但方向不变，设绷直后瞬间A、B球的速度分别为，根据水平方向动量守恒有 由A、B球沿绳方向速度相同 联立两式解得 ， C正确； D．对B球用动量定理分析，绳子对B球的冲量大小 所以绳子对B冲量大于，D错误。 故选AC。 9．(1)310N (2)0.8kg，0.2kg (3)2250J 【详解】（1）根据动量定理，发射过程中合力的冲量等于动量变化 其中 为花炮发射后的初速度。由竖直上抛的最大高度公式 解得 代入动量定理公式得 （2）爆炸时动量守恒，则 爆炸后两物块做平抛运动，水平方向上做匀速运动，即x=vt，两物块运动时间相同，由于水平位移比为 ，所以两物块的速度比为 解得 结合总质量 解得 （3）爆炸后两物块运动的时间为 两物块落地时两落地点之间的距离s=900m，则 解得， 两物块的动能之和为 由 解得 10．D 【详解】AB．从A滑到B的过程，滑块和小车组成的系统水平方向动量守恒，则由动量守恒定律有 根据能量守恒有 解得 ， AB错误； C．当弹簧压缩到最短时弹簧弹性势能最大，此时滑块与小车共速，由动量守恒定律可知，共同速度 根据能量守恒有 C错误； D．滑块从A到B过程，在水平方向上，根据动量守恒定律的位移表达式有 根据题意有 解得 D正确。 故选D。 11．AD 【详解】A．由于系统水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒，可知滑块运动到C时，小车和滑块的速度为0，则系统的动能为0，由能量守恒定律可知，滑块减少的机械能全部转化为内能，即 解得，故A正确； B．设全程小车相对地面的位移大小为s，滑块水平方向相对地面的位移为x，滑块与小车组成的系统在水平方向动量守恒且满足人船模型，规定向右为正方向，则有 又因为x+s =R+L 联立解得小车相对地面的位移大小，故B错误； CD．滑块刚滑到B点时小车受到滑块的压力一直做正功，小车的速度达到最大，设此时滑块速度、小车速度分别为，由动量守恒定律和机械能守恒分别得， 解得小车M的最大速度，故C错误，D正确。 故选AD。 12．(1)，方向水平向右 (2) (3) 【详解】（1）物块沿滑下，设末速度，由机械能守恒定律得 解得 物块碰撞，取向右为正，碰后速度分别为，由动量守恒得 由机械能守恒得 解得， 故碰撞后瞬间物块的速度为，方向水平向右。 （2）碰后物块从运动到过程，系统水平方向动量守恒，则 等式两边同时乘，然后求和可得 又因为 解得 （3）考虑极限情况： 若物块刚好向右到达点时就与小车共速，由动量守恒定律有 解得   由能量守恒定律得 解得 若物块刚好回到点时与小车共速，由能量守恒定律得 解得 若当物块在圆弧上上升高度为时，二者刚好共速，由能量守恒定律得 解得 因为，所以不会从圆弧轨道上滑出，则的取值范围为 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 $