高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭练习

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册

1.6反冲运动火箭 课后练习（解析版）

1．某火箭模型含燃料质量为M，点火后在极短时间内相对地面以速度大小v0竖直向下喷出一定质量的气体，火箭模型获得的速度大小为v，忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷出的气体质量为（　　）

A．  B．  C． D．

2．一个质量为M，长为L的小车静止在光滑水平路面上，一个质量为m的人站在小车的一端，当人从车的一端走到另一端时，小车移动的距离为（　　）

A．L B． C． D．

3．如图所示，光滑的水平地面上有一辆平板车，一个人手中拿着小物块，站在车上随车一起向右以速度v0匀速运动。人和车的质量之和为M，小物块质量为m。人将小物块以相对地面的速度v向左水平抛出，则小物块抛出后，人和车的速度为（　　）

A． B．

C． D．

4．烟花爆竹中的“二踢脚”双响爆竹在地面点燃炸响后直飞升空，在高空再炸响一声。设质量为m的“二踢脚”在地面炸响后不考虑质量变化获得初速度，竖直升空到速度为零时再次炸响，分裂成质量之比为2：1的两块，小块碎片获得水平速度v。已知当地的重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．“二踢脚”上升的高度为

B．高空再次炸响后，大块碎片获得的速度为2v

C．高空分裂后，大块碎片先落地

D．落地后，两块碎片之间的距离为

5．甲乙两位同学面对面站在光滑的水平冰面上，两人都处于静止状态，某时刻甲同学沿水平方向用力推了乙同学一下，结果两人向相反方向滑去。已知m甲﹥m乙。则下列说法正确的是（　　）

A．甲同学受到的冲量较大

B．乙同学受到的冲量较大

C．甲同学运动的速率较大

D．乙同学运动的速率较大

6．如图所示，质量为M、半径为R的四分之一光滑圆弧体静止在光滑的水平面上，圆弧面最低点刚好与水平面相切，在A点的正上方h高处由静止释放一个质量为m的物块（可视为质点），物块下落后刚好从A点无碰撞地进入圆弧面，当物块滑到B点时，圆弧体向左滑动的距离为x，则下列说法正确的是（　　）

A．h越大，x越大 B．h越小，越大

C．越大，x越大 D．越小，x越大

7．三个相同的木块A、B、C从同一高度处自由下落，其中木块A刚开始下落的瞬间被水平飞来的子弹击中，木块B在下落到一定高度时，才被水平飞来的子弹击中，木块C未受到子弹打击。若子弹均留在木块中，则三木块下落的时间tA、tB、tC的关系是（　　）

A．  B．

C．  D．

8．A、B两船质量均为，都静止在平静的水面上，现A船中质量为的人，以对地的水平速度从A船跳到B船，再从B船跳到A船，经次跳跃后（水的阻力不计）下列说法错误的是（　　）

A．A、B两船（包括人）的动量大小之比总是

B．A、B两船（包括人）的速度大小之比总是

C．若为奇数，A、B两船（包括人）的速度大小之比为

D．若为偶数，A、B两船（包括人）的速度大小之比为

9．A、B两物块放置在光滑水平面上，带有同种电荷，A物块的质量为M，B物块的质量为m。A、B两物块紧靠在一起（A、B间无电荷交换），释放一段时间后，A、B两物块相距为d，此时B物块的速度为v。A、B两带电体均可看作点电荷，已知两点电荷系统具有的电势能的大小仅与两带电体的电荷量以及距离有关。若A物体质量不变，将B物块的质量增大为2m，A、B两物块电荷量保持不变，仍从紧靠在一起释放，则释放后A、B两物块距离为d时B物块的速度为（　　）

A． B． C． D．

10．一航天器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面 成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下说 法正确的是（　　）

A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气

B．探测器匀速运动时，不需要喷气

C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气

D．探测器获得动力的原因是受到了喷出的气流的反作用力，气流来自探测器吸入的大气

11．假设一小型宇宙飞船沿人造地球卫星的运动轨道在高空做匀速圆周运动，若从飞船上将一质量不可忽略的物体向与飞船运行速度相反的方向抛出，则（　　）

A．物体的机械能增大，飞船的机械能减小

B．物体和飞船的机械能可能都减小

C．物体可能沿直线指向地心方向下落，而飞船的轨道半径将增大

D．物体运行的轨道半径可能减小，且飞船的轨道半径也可能减小

12．如图所示，在光滑的水平面上有一辆长为L，质量为m的平板车左端紧靠着墙壁，右端站着一质量为M的同学（可视为质点），某时刻当该同学向左跳出，恰好落在平板车的左端。此时平板车离开墙壁的距离（  ）

A．L B． C． D．

13．某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”。该同学到实验室里，将一质量为M、长为L的滑块置于水平气垫导轨上（不计摩擦）并接通电源。该同学又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端。下面说法正确的是（　　）

A．只有蜗牛运动，滑块不运动 B．滑块运动的距离是

C．蜗牛运动的位移大小是滑块的倍 D．滑块与蜗牛运动的距离之和为L

14．新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火（火星）转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是（　　）

A．喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力

B．因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力

C．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力

D．燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的推力

15．“世界上第一个想利用火箭飞行的人”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。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)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v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　）

A．火箭的推力来源于燃气对它的反作用力

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，万户及所携设备机械能守恒

16．如图所示，光滑水平面上有一质量mB=1kg的车厢B，车厢底面粗糙，在其内部紧靠右壁放一质量mA=1kg的小物块A（可视为质点）。t=0时刻，对车厢B施加一水平向右、大小为F=3N的恒力，使之从静止开始运动。当t=2s时撤去外力F，测得车厢在2s内移动了s=4m，且在这段时间内小物块恰好运动到车厢左壁与车厢发生弹性碰撞，碰撞时间极短，取g=10m/s2。求：

（1）车厢B在0~2s时间内的加速度和t=2s时的速度。

（2）0~2s时间内A与B间摩擦力大小；

（3）2s末物块A的速度大小及车厢长度；

（4）如果物块与车厢壁的碰撞都是弹性碰撞，则物块最后相对于车厢静止的位置。

17．如图所示，一质量的小车在光滑水平面上以的速度向右运动，一质量的人以的水平速度从小车的右端迎面跳上小车。求：

(1)人跳上小车后，人和小车的共同速度；

(2)人跳上小车的过程中，人对小车做的功。

18．如图所示，光滑水平面上有两辆车，甲车上面有发射装置，甲车连同发射装置质量M1＝1 kg，车上另有一个质量为m＝0.2 kg的小球，甲车静止在水平面上，乙车以v0＝8 m/s的速度向甲车运动，乙车上有接收装置，总质量M2＝2 kg，问：甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上，两车才不会相撞？(球最终停在乙车上)

参考答案

1．B

【详解】

取向上为正方向，由动量守恒定律得

（M-m）v-mv0=0

解得火箭速度为

故B正确，ACD错误。

2．C

【详解】

设该过程人相对地面的位移为，小车的对地位移为，由人船模型可得

又

联立解得小车移动的距离

故ABD错误，C正确。

故选C。

3．A

【详解】

对人、车、小物块组成的系统，整个过程中动量守恒，设人和小车的末速度为，由动量守恒得

解得

A正确。

故选A。

4．D

【详解】

A．该爆竹爆炸后做竖直上抛运动，故

解得上升的高度为

A错误；

B．高空再次炸响后，水平方向上动量守恒，设小块碎片质量为m，则大块碎片质量为2m，根据动量守恒定律可得

解得

负号表示速度与小块碎片的速度方向相反，B错误；

C．高空分裂后，两碎片都是做平抛运动，由于下落的高度相同，所以运动时间相同，即同时落地，C错误；

D．两碎块在水平方向上做匀速直线运动，故落地距离为

在竖直方向上做自由落体运动，故

联立解得

D正确。

故选D。

5．D

【详解】

CD．两人组成的系统，初状态总动量为零，根据动量守恒，可知两人的动量变化量大小相等，方向相反，根据

△P=mv-0=mv

可知质量小的速度大，故D正确，C错误；
AB．根据动理定理I=△P，可知两人的冲量大小相等，故AB错误；
故选D。

6．C

【详解】

物块在圆弧面上滑动过程中，物块和圆弧体在水平方向上动量守恒，且水平方向的总动量为零，设物块在水平方向的速度大小为，圆弧体在水平方向的动量大小为，则有

则有

解得

故越大，x越大，C正确，ABD错误。

故选C。

7．C

【详解】

木块C自由落体，木块A在刚要下落瞬间被子弹射中，并留在其中，木块A与子弹一起自由落体运动，A、C均做自由落体运动，且下落高度相同，故二者下落时间相同，即

木块B落下一定距离后被水平飞来的子弹水平射中，子弹留在其中。在子弹击中木块过程中，水平方向动量守恒，由于子弹进入木块后总质量变大，由动量守恒定律可知

解得

木块速度变小，木块落地时间延长，木块B在空中的运动时间比A、C时间长，则AC同时落地，B最后落地，即

故C正确ABD错误。

故选C。

8．B

【详解】

AB．人在跳跃过程中人及两船组成的系统总动量守恒，跳跃前系统的总动量为零，则跳跃后总动量仍为零，所以A、B两船（包括人）的动量大小之比总是1:1，由于两船（包括人）的质量不等，所以A、B两船（包括人）的速度大小不等，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；

C．若n为奇数，人在B船上，取A船的速度方向为正方向，由动量守恒得

解得

故C正确，不符合题意；

D．若n为偶数，人在A船上，则

解得

故D正确，不符合合题意。

故选B。

9．D

【详解】

对两物块构成的系统，由动量守恒和能量守恒可得

解得

当B的质量变为2m时，势能没变，故

解得

故D正确；

故选D。

10．C

【分析】

本题考查运用牛顿第二定律受力分析。

【详解】

A．航天器除收到推动力外，还受到竖直向下的重力，要想沿着与月球表面成一倾角的直线加速飞行，合外力与运动方向相同，推进力不在速度直线上，故A错误；

BC．匀速运动合外力为零，故推进力向上，应竖直向下喷气，故B错误，C正确；

D．气流来自航天器燃料，故D错误。

故选C。

11．C

【详解】

AB．抛出物体的速度大小可能与原来相同或比原来小，或比原来大，则物体的机械能可能不变，也可能减小，也可能增加；抛出物体的过程中，系统的动量守恒，因为物体是沿飞船向后抛出，由动量守恒得飞船的速度增大，动能增大，机械能变大，选项AB错误；

C．若抛出后物体相对地面的速度为零，则物体会在万有引力的作用下沿直线指向地心方向下落，而飞船的速度变大，将做离心运动，上升到高轨道，选项C正确；
D．若抛出后物体的速度比原来小，则物体将做近心运动，轨道半径减小，而飞船的速度变大，将做离心运动，上升到高轨道，选项D错误；
故选C。

12．D

【详解】

选取向左为正方向，设人从小车上跳起后沿水平方向的分速度为v1，小车沿水平方向的速度为v2，由于水平地面光滑，二者沿水平方向的动量守恒，则

得

设人从右端到达左端时间为t，则人的位移

车的位移

由空间几何关系得

联立解得

故ABC错误，D正确。

故选D。

13．D

【详解】

A、蜗牛从滑块的一端移动到另一端的过程中，蜗牛和滑块组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，系统原来静止状态，总动量为零，根据动量守恒定律可知，蜗牛运动后，系统的总动量仍为零，所以蜗牛运动时，滑块会向相反的方向运动，而不会静止不动，A错误；

BCD、取滑块的运动方向为正，蜗牛从滑块的一端移动到另一端时，滑块与蜗牛运动的位移之和为L．设滑块运动的位移大小为x1，蜗牛运动的位移大小为x2。根据动量守恒定律得

可得

即蜗牛运动的位移是滑块的倍。又由

得

故BC错误D正确。

故选D。

14．D

【详解】

A． 喷出的燃气对周围空气的挤压力，作用在空气上，不是火箭获得的推力，故A错误；

B． 空气对燃气的反作用力，作用在燃气上，不是火箭获得的推力，故B错误；

CD． 燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力作用在火箭上，是火箭获得的推力，故C错误D正确。

故选D。

15．AB

【详解】

A．火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，故A正确；

B．在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒，设火箭的速度大小为v，规定火箭运动方向为正方向，则有

解得火箭的速度大小为

故B正确；

C．喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得上升的最大高度为

故C错误；

D．在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体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AB。

16．（1）2m/s2，4m/s；（2）1N；（3）2m/s，2m；（4）车厢中间位置

【详解】

(1)对车厢B分析，在0~2s时间内，由运动学公式有

代入数据可解得

由

代人数据可解得。

(2)设A与B间摩擦力大小为f，对于车厢B，由牛顿第二定律得

解得。

(3)对物块A，由牛顿第二定律得

解得

在t=2s时A的速度大小为

在t=2s内A运动的位移为

解得，所以车厢长度

(4)由题意可知A、B最后共速，设共同速度为v，碰撞过程中由动量守恒定律得

解得v=3m/s

物块与车厢壁碰撞过程无机械能损失，设物块相对车厢静止时，相对车厢滑动的距离为△x，则由能量守恒定律得

解得

则物块最后相对于车厢静止于车厢中间位置。

17．(1)－1.2m/s，“－”号说明共同速度的方向向左；(2)22J

【详解】

(1)人与小车组成的系统，水平方向动量守恒，选向右为正方向，应有

Mv1－mv2=(m+M)v′

得

v′=m/s=－1.2m/s

“－”号说明共同速度的方向向左

(2)由动能定理，人对车做的功

W=Mv′2－Mv12=100×(1.22－12)J=22J

18．25m/s

【详解】

要使两车恰好不相撞，则两车速度相等．

以M1、M2、m组成的系统为研究对象，水平方向动量守恒：

解得

以小球与乙车组成的系统，水平方向动量守恒

解得