（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册课时分层作业 5 反冲现象　火箭练习.doc

1、课时分层作业课时分层作业(五五)反冲现象反冲现象火箭火箭 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一对反冲运动的理解对反冲运动的理解 1一航天探测器完成对月球的探测后一航天探测器完成对月球的探测后， ，离开月球的过程中离开月球的过程中，由静止开始沿着与月由静止开始沿着与月 球表面成一定倾角的直线飞行球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动先加速运动后匀速运动探测器通过喷气而获得动力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下列关于喷气方向的说法正确的是() A探测器加速运动时探测器加速运动时，向后喷射向后喷射 B探测器加速运动时探测器加速运动时，竖直向下喷射竖

2、直向下喷射 C探测器匀速运动时探测器匀速运动时，竖直向下喷射竖直向下喷射 D探测器匀速运动时探测器匀速运动时，不需要喷射不需要喷射 C探测器在加速运动时探测器在加速运动时， 因为受月球引力的作用因为受月球引力的作用，喷气所产生的推力一方面要平喷气所产生的推力一方面要平 衡月球的引力衡月球的引力， 另一方面还要提供加速的动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则沿着后下方某一个方向喷气， 选项选项 A、 B 错误错误；探测器在匀速运动时探测器在匀速运动时，因为受月球引力的作用因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只需要平衡月喷气产生的推力只需要平衡月 球的引力即可球的引力即可(

3、竖直向下喷气竖直向下喷气)，选项选项 C 正确正确，选项选项 D 错误错误 2关于反冲运动的说法中关于反冲运动的说法中，正确的是正确的是 () A抛出物抛出物 m1的质量要小于剩下质量的质量要小于剩下质量 m2才能获得反冲才能获得反冲 B若抛出质量若抛出质量 m1大于剩下的质量大于剩下的质量 m2，则则 m2的反冲力大于 的反冲力大于 m1所受的力所受的力 C反冲运动中反冲运动中，牛顿第三定律适用牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不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对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律 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反冲

4、运动的定义为由于系统的一部分物体向某一方向运动， 而使另一部分向相而使另一部分向相 反方向运动反方向运动，这种现象叫反冲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定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故故 选项选项 A 错误；在反冲运动中错误；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两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿由牛顿 第三定律可知第三定律可知，它们大小相等它们大小相等，方向相反方向相反，故选项故选项 B 错误；在反冲运动中一部分受到错误；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另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使

5、该部分的速度逐渐增大使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每在此过程中对每 一部分牛顿第二定律都成立一部分牛顿第二定律都成立，故选项故选项 C 错误错误，选项选项 D 正确正确 考点二考点二运用动量守恒定律处理反冲运动问题运用动量守恒定律处理反冲运动问题 3载人气球载人气球(可视为质点可视为质点)原来静止于高原来静止于高 h 的高空 的高空，气球质量为气球质量为 M，人的质量为人的质量为 m. 若人沿绳滑至地面若人沿绳滑至地面，则绳至少长则绳至少长() A. mh Mm B. Mh Mm C. M m h m D. M m h M D设绳长为设绳长为 l，人沿绳滑至地面的时间为人沿绳滑至地面的时

6、间为 t，由图可由图可看出看出， 气气 球对地的平均速度为球对地的平均速度为l h t ， 人对地的平均速度为人对地的平均速度为h t (以竖直以竖直向 上 为向 上 为 正方向正方向)由动量守恒定律由动量守恒定律，有有 M lh t mh t 0，解得解得 lM m M h. 4如图所示如图所示，质量为质量为 M 的密闭汽缸置于光滑水平面上的密闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板缸内有一隔板 P，隔板右隔板右 边是真空边是真空，隔板左边是质量为隔板左边是质量为 m 的高压气体的高压气体，若将隔板突然抽去若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况则汽缸的运动情况 是是() A保持静止不动保持静止不动

7、B向左移动一定距离后恢复静止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最终向左做匀速直线运动 D先向左移动先向左移动，后向右移动回到原来位置后向右移动回到原来位置 B突然撤去隔板突然撤去隔板，气体向右运动气体向右运动，汽缸做反冲运动汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时当气体充满整个汽缸时，它它 们之间的作用结束们之间的作用结束由动量守恒定律可知由动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零开始时系统的总动量为零，结束时总动量必结束时总动量必 为零为零，汽缸和气体都将停止运动汽缸和气体都将停止运动，故故 B 正确正确 5如图所示如图所示，在光滑水平面上甲在光滑水平面上甲、乙两车相向而行乙两

8、车相向而行，甲的速率为甲的速率为 v0，乙的速率也乙的速率也 为为 v0，甲车和车上人的总质量为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乙车和车上人及货包的总质量为 12m，单个货单个货 包质量为包质量为m 10， ，为使两车不相撞为使两车不相撞，乙车上的人以相对地面为乙车上的人以相对地面为 v11v0的速率将货包抛给甲的速率将货包抛给甲 车上的人车上的人，则乙车上的人应抛出货包的最小数量是则乙车上的人应抛出货包的最小数量是() A10 个个B11 个个 C12 个个D20 个个 A规定水平向左为正方向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两车刚好不相撞即最

9、后两车速度相等，设相等的速度设相等的速度 为为 v.对两辆车对两辆车、两人以及所有货包组成的系统两人以及所有货包组成的系统，由动量守恒定律得由动量守恒定律得 12mv010mv0 (12m10m)v，解得解得 vv0 11， ，设为使两车不相撞设为使两车不相撞，乙车上的人应抛出货包的最小数乙车上的人应抛出货包的最小数 量为量为 n，以乙及乙车上的人和货包为系统以乙及乙车上的人和货包为系统，由动量守恒定律得由动量守恒定律得 12mv0 12mnm 10 v nm 10v， ，由题知由题知 v11v0，解得解得 n10 个个，选项选项 A 正确正确 6如图所示如图所示，一对杂技演员一对杂技演员(都

10、视为质点都视为质点)乘秋千乘秋千(秋千绳处于水平位置秋千绳处于水平位置)从从 A 点由静点由静 止出发绕止出发绕 O 点下摆点下摆，当摆到最低点当摆到最低点 B 时时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推 出出，然后自己刚好能回到然后自己刚好能回到 A 处处求男演员落地点求男演员落地点 C 与与 O 点的水平距离点的水平距离 x.已知男演员质已知男演员质 量量 m1和女演员质量和女演员质量 m2之比之比m1 m2 2，秋千的质量不计秋千的质量不计，秋千的摆长为秋千的摆长为 R，C 点比点比 O 点点低低 5R. 解析解析设分离前男女演员在秋千最低点设分离

11、前男女演员在秋千最低点 B 的速度为的速度为 v0，由机械能守恒定律有由机械能守恒定律有(m1 m2)gR1 2(m 1m2)v20 设刚分离时男演员速度的大小为设刚分离时男演员速度的大小为 v1，方向与方向与 v0相同；女演员速度的大小为相同；女演员速度的大小为 v2，方方 向与向与 v0相反相反，由动量守恒定律有由动量守恒定律有 (m1m2)v0m1v1m2v2 分离后分离后，男演员做平抛运动男演员做平抛运动，设男演员从被推出到落在设男演员从被推出到落在 C 点所需的时间为点所需的时间为 t，根据根据 题给条件题给条件，由运动学规律得由运动学规律得 4R1 2gt 2， ，xv1t.根据题

12、给条件根据题给条件，女演员刚好回到女演员刚好回到 A 点点，由由 机械能守恒定律得机械能守恒定律得 m2gR1 2m 2v22，已知已知 m12m2，由以上各式可得由以上各式可得 x8R. 答案答案8R 考点三考点三火箭火箭 7将质量为将质量为 1.00 kg 的模型火箭点火升空的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为燃烧的燃气以大小为 600 m/s 的速的速 度从火箭喷口在很短时间内喷出度从火箭喷口在很短时间内喷出在燃气喷出后的瞬间在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为火箭的动量大小为(喷出过程喷出过程 中重力和空气阻力可忽略中重力和空气阻力可忽略)() A30 kgm/sB5.71

13、02kgm/s C6.0102kgm/sD6.3102kgm/s A燃气从火箭喷口喷出的瞬间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火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后设燃气喷出后 的瞬间的瞬间， 火箭的动量大小为火箭的动量大小为 p， 根据动量守恒定律根据动量守恒定律， 可得可得 pmv00， 解得解得 pmv00.050 kg600 m/s30 kgm/s，选项选项 A 正确正确 8.如图所示如图所示，一枚火箭搭载着卫星以速率一枚火箭搭载着卫星以速率 v0进入太空预定位置进入太空预定位置，由控制系统使箭体由控制系统使箭体 与卫星分离与卫星分离已知前部分的卫星质量为已知前

14、部分的卫星质量为 m1，后部分的箭体质量为后部分的箭体质量为 m2，分离后箭体以速分离后箭体以速 率率 v2沿火箭原方向飞行沿火箭原方向飞行，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，则分离后卫星则分离后卫星 的速率的速率 v1为为() Av0v2Bv0v2 Cv0m2 m1v 2Dv0m2 m1(v 0v2) D火箭和卫星组成的系统在分离时水平方向上动量守恒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规定初速度的方向为正 方向方向，由动量守恒定律得由动量守恒定律得(m1m2)v0m2v2m1v1，解得解得 v1v0m2 m1(v

15、0v2)，D 正确正确 9“世界航天第一人世界航天第一人”是明朝的万户是明朝的万户，如图所示如图所示，他把他把 47 个自制的火箭绑在椅子个自制的火箭绑在椅子 上上，自己坐在椅子上自己坐在椅子上，双手举着大风筝双手举着大风筝，设想利用火箭的推力设想利用火箭的推力，飞上天空飞上天空，然后利用风然后利用风 筝平稳着陆筝平稳着陆假设万户及其所携设备假设万户及其所携设备(火箭火箭、椅子椅子、风筝等风筝等)的总质量为的总质量为 M，点燃火箭后点燃火箭后 在极短的时间内在极短的时间内，质量为质量为 m 的燃气相对地面以的燃气相对地面以 v0的速度竖直向下喷出的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力忽略空气阻力 的

16、影响的影响，重力加速度为重力加速度为 g，下列说法正确的是下列说法正确的是() 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在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为火箭的速度大小为 mv0 Mm C喷出燃气后喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为万户及其所携设备能上升的最大高度为 m2v20 g Mm 2 D在火箭喷气过程中在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒万户及其所携设备的机械能守恒 B火箭的推力来源于燃气对它的反作用力火箭的推力来源于燃气对它的反作用力，选项选项 A 错误错误；以竖直向下为正方向以竖直向下为正方向， 根据动量守

17、恒定律有根据动量守恒定律有 0mv0(Mm)v，解得在燃气喷出后的瞬间解得在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小火箭的速度大小 为为 v mv0 Mm， ，选项选项 B 正确；喷出燃气后正确；喷出燃气后，万户及其所携设备做竖直上抛运动万户及其所携设备做竖直上抛运动，动能转动能转 化为重力势能化为重力势能，有有1 2(M m)v2(Mm)gh，解得万户及其所携设备能上升的最大高度解得万户及其所携设备能上升的最大高度为为 h m2v20 2g Mm 2， ，选项选项 C 错误；在火箭喷气过程中错误；在火箭喷气过程中，燃料燃烧燃料燃烧，将一部分化学能转化为将一部分化学能转化为 万户及其所携设备的机械能万

18、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万户及其所携设备的机械能增加，选项选项 D 错误错误 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)平静的水面上停着一只小船平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人船头站立着一个人， ，船的质量是人的质量船的质量是人的质量 的的 8 倍倍从某时刻起从某时刻起，这个人向船尾走去这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动走到船中部他突然停止走动水对船的阻力水对船的阻力 忽略不计忽略不计下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A人走动时人走动时，他相对于水面的速度大于小船相对于水面的速度他相对于水面的速度大于小船相对于水面的速度 B他

19、突然停止走动后他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间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在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面的位移的人对水面的位移是船对水面的位移的 9 倍 倍 D人在船上走动过程中人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的人的动能是船的动能的 8 倍倍 AD人船系统动量守恒人船系统动量守恒，总动量始终为零总动量始终为零，因此人因此人、船动量等大船动量等大，速度与质量成速度与质量成 反比反比，A 正确；人正确；人“突然停止走动突然停止走动”是指人和船相对静止是指人和船相对静止，设这时人设这时人、船的速度为船的速度为 v， 则则(Mm)v0，所

20、以所以 v0，说明船的速度立即变为零说明船的速度立即变为零，B 错误错误；人和船系统动量守恒人和船系统动量守恒， 速度和质量成反比速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的因此人的位移是船的位移的 8 倍倍，C 错误；由动能和动量关系错误；由动能和动量关系 Ek p2 2m 1 m， ，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的人在船上走动过程中人的动能是船的动能的 8 倍倍，D 正确正确 11穿着溜冰鞋的人静止站在光滑的冰面上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沿水平方向举枪射击， ，每次射击时子每次射击时子 弹对地速度相等弹对地速度相等，设第一次射出子弹后设第一次射出子弹后，

21、人相对于地后退的速度为人相对于地后退的速度为 v，下列说法正确的下列说法正确的 是是() A无论射出多少子弹无论射出多少子弹，人后退的速度都为人后退的速度都为 v B射出射出 n 颗子弹后颗子弹后，人后退的速度为人后退的速度为 nv C射出射出 n 颗子弹后颗子弹后，人后退的速度小于人后退的速度小于 nv D射出射出 n 颗子弹后颗子弹后，人后退的速度大于人后退的速度大于 nv D设人设人、枪枪(包括子弹包括子弹)的总质量为的总质量为 M，每颗子弹质量为每颗子弹质量为 m，子弹射出速度为子弹射出速度为 v0， 射出第射出第 1 颗子弹颗子弹，有有 0(Mm)vmv0，设人射出设人射出 n 颗子

22、弹后的速度为颗子弹后的速度为 v，则则(M nm)vnmv0，可得可得 v mv0 Mm， ，v nmv0 Mnm， ，因因 MmMnm，所以所以 vnv，故故 选项选项 D 正确正确 12 某校课外科技小组制作了一只某校课外科技小组制作了一只“水火箭水火箭”， 用压缩空气压出水流使火箭运动用压缩空气压出水流使火箭运动 假假 如喷出的水流流量保持为如喷出的水流流量保持为 210 4 m3/s， 喷出速度保持水平且对地为喷出速度保持水平且对地为 10 m/s.启动前火箭启动前火箭 总质量为总质量为 1.4 kg，则启动则启动 2 s 末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动末火箭的速度可

23、以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动， 阻力不计阻力不计，水的密度是水的密度是 103kg/m3. 解析解析“水火箭水火箭”喷出水流做反冲运动喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为设火箭原来总质量为 m， ，喷出水流的流喷出水流的流 量为量为 Q，水的密度为水的密度为，水流的喷出速度为水流的喷出速度为 v，火箭的反冲速度为火箭的反冲速度为 v，由动量守恒定律由动量守恒定律 得得(mQt)vQtv 火箭启动后火箭启动后 2 s 末的速度为末的速度为 v Qtv mQt 103210 4 210 1.4103210 4 2 m/s4 m/s. 答案答案4 m/s 13在光滑的水平面上停放一辆平板车在

24、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一小孩站在平板车的最左端，小孩和平板小孩和平板 车的总质量为车的总质量为 M，某时刻小孩将一质量为某时刻小孩将一质量为 m 的物体沿水平向右的方向抛出的物体沿水平向右的方向抛出，经过一段经过一段 时间物体落在平板车上时间物体落在平板车上，此时物体和平板车立即相对静止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已知物体的落地点距离小孩 的水平站距为的水平站距为 x4 m， 物体的抛出点距离平板车上表面的高度为物体的抛出点距离平板车上表面的高度为 h1.25 m、 M19m， 整个过程中小孩与平板车始终保持相对静止整个过程中小孩与平板车

25、始终保持相对静止，重力加速度重力加速度 g 取取 10 m/s2.则小孩抛出物体则小孩抛出物体 的瞬间平板车的速度应为多大？的瞬间平板车的速度应为多大？ 解析解析小孩抛出物体的瞬间小孩抛出物体的瞬间，小孩小孩、平板车以及物体组成的系统动量守恒平板车以及物体组成的系统动量守恒，设抛设抛 出的物体的水平速度大小是出的物体的水平速度大小是 v1，平板车的反冲速度大小是平板车的反冲速度大小是 v2，则由动量守恒定律得则由动量守恒定律得 mv1Mv20 又又 M19m 解得解得 v2 1 19v 1 物体离开手后做平抛运动物体离开手后做平抛运动，车以速度车以速度 v2做匀速运动做匀速运动，运动时间为运动时间为 t 2h g 0.5 s 在这段时间内物体的水平位移在这段时间内物体的水平位移 x1和车的位移和车的位移 x2分别为分别为 x1v1t，x2v2t 又又 v1tv2tx 解得解得 v20.4 m/s. 答案答案0.4 m/s