人船模型与反冲 专项训练 -2027届高考物理一轮复习（人教版）

人船模型与反冲-2027届高考物理一轮复习（人教版）

2027届高考物理一轮复习（人教版）

【知识清单】

1．人船模型：系统初动量为零，人走船退，两者的位移与质量成反比。

2．位移关系：人对地的位移与船对地的位移之和等于相对位移，注意各量都是对地位移。

3．反冲运动：内力作用使系统两部分反向运动，动量守恒，如火箭喷气、炮弹发射、水火箭。

4．火箭：喷气速度越大、质量比越大，获得的最终速度越大，多级火箭可逐级加速。

5．爆炸：爆炸瞬间动量守恒而动能增加，化学能转化为机械能。

6．解题要点：先判断动量是否守恒，再规定正方向，最后用位移与质量的反比关系或速度关系求解。

 

一、典型例题（共3小题，先自主解答，再对照解析）

1．2021年1月20日0时25分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将天通一号03星发射升空。在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火，以提高最终的发射速度。某次地球近地卫星发射的过程中，火箭喷气发动机每次喷出质量为m=800g的气体，气体离开发动机时的对地速度v=1000m/s，假设火箭（含燃料在内）的总质量为M=600kg，发动机每秒喷气20次，忽略地球引力的影响，则（　　）

A．地球卫星要能成功发射，速度大小至少达到11.2km/s

B．火箭第三次气体喷出后速度的大小约为4m/s

C．要使火箭能成功发射至少要喷气500次

D．要使火箭能成功发射至少要持续喷气15s

2．如图所示，一架质量为m的喷气式飞机飞行的速率是v，某时刻它向后喷出的气体相对飞机的速度大小为u，喷出气体的质量为∆m，以地面为参考系，下列说法正确的是（　　）

A．若，则喷出气体的速度方向与飞机飞行方向相同，喷气后飞机速度不会增加

B．只有，喷气后飞机速度才会增加

C．喷气后飞机速度为

D．喷气后飞机增加的速度为

3．斜向上抛出一个爆竹，到达最高点时(速度水平向东)立即爆炸成质量相等的三块，前面一块速度水平向东，后面一块速度水平向西，前、后两块的水平速度(相对地面)大小相等、方向相反．则以下说法中正确的是

A．爆炸后的瞬间，中间那块的速度可能水平向西

B．爆炸后的瞬间，中间那块的速度大于爆炸前瞬间爆竹的速度

C．爆炸后三块将同时落到水平地面上，并且落地时的动量相同

D．爆炸后的瞬间，中间那块的动能可能小于爆炸前的瞬间爆竹的总动能

二、当堂检测（共10小题）

【题组一 反冲与火箭】

4．2023年春节期间，中国许多地方燃放了爆竹，爆竹带来浓浓的年味。一质量为M的爆竹竖直运动到最高点时，爆炸成两部分，爆炸后瞬时质量为m的部分动能为E，爆炸时间极短可不计，不计爆炸过程中的质量损失，则该爆竹爆炸后瞬时的总动能为（　　）

A． B． C． D．

5．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

6．如图所示，水火箭静止在光滑水平面上，用打气筒通过气门芯向水火箭瓶身内打气，当瓶内空气达到一定压强时，水将橡皮塞冲开并向后高速喷出，水火箭便在光滑水平面上冲出。若喷水前水火箭的总质量为M，运动过程中每秒向后喷出质量为m的水，水喷出时相对地面的速度大小均为v，忽略空气阻力的影响，则第N秒末（设上述过程中该水火箭仍在匀速喷水中）水火箭的速度大小为（　　）

A． B．

C． D．

7．如图，边长均为a的立方体木块和空心铁块，用长度也为a的细绳连接，悬浮在平静的池中，木块上表面和水面的距离为h。当细绳断裂后，木块与铁块分别竖直向上、向下运动，当木块上表面刚浮出水面时，铁块恰好到达池底。已知木块的质量为m，铁块的质量为M，不计水的阻力，则池深为（    ）

A． B． C． D．

8．“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。女子在照片上身高约为1.6cm。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为（　　）  

A．45kg B．50kg C．55kg D．60kg

 

 

【题组二 人船模型】

9．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．

10．如图所示，质量为M的宇航员在远离任何星体的太空中，与飞船保持相对静止状态。宇航员手中拿着一个质量为m的小物体，现在他以相对于飞船υ的速度把小物体抛出。在此过程中，以下说法错误的是（　　）