2021学年6 反冲现象 火箭同步达标检测题

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册

1.6反冲运动火箭 课后作业（解析版）

1．如图所示，质量为M、半径为R的圆环，静止在光滑水平面上，有一质量为m的滑块从与环心O等高处开始无初速度下滑到达最低点时，关于圆环的位移，下列说法中正确的是（　 　）

A．

B．

C．

D．不确定，与环和滑块之间是否存在摩擦力有关

2．假设一小型宇宙飞船沿人造卫星的轨道在高空做匀速圆周运动，运动周期为T，如果飞船沿与其速度相反的方向抛出一个物体A，以后的运动可能是（　　）

A．物体A与飞船运动周期都等于T

B．物体A的运动周期等于T，而飞船的运动周期小于T

C．物体A竖直下落，而飞船在原轨道上运动

D．物体A和飞船的运动周期都大于T

3．如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块的运动（　　）

A．一定沿v0的方向飞去 B．一定沿v0的反方向飞去

C．可能做自由落体运动 D．可能做竖直上抛运动

4．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速度方向仍沿原来的方向，则（　　）

A．a一定比b后落到水平地面上

B．h的速度方向一定与原来速度方向相反

C．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等

D．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

5．如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为的水以相对地面为的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　）

A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力

B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒

C．火箭获得的最大速度为

D．火箭上升的最大高度为

6．如图为一空间探测器的示意图，探测器质量为。是四个喷气发动机，每台发动机开动时，都能沿出口方向以的速率向外喷出气体（忽略探测器质量变化）。开始时探测器以恒定速率向方向运动，要使探测器改为向方向以原来的速率运动，若忽略探测器受到的地球及其他星球的吸引力。则下列措施正确的是（　　）

A．开动与，均喷出的气体

B．开动与，均喷出的气体

C．开动与，均喷出的气体

D．开动与，均喷出的气体

7．在光滑的水平面上，质量为m的子弹以初速度v0射击质量为M的木块，最终子弹未能射穿木块，射入的深度为d，木块在加速运动中的位移为s。则以下说法正确的是（　　）

A．子弹动能的亏损小于系统动能的亏损

B．子弹动量变化量的大小大于木块动量变化量的大小

C．摩擦力对M做的功一定等于摩擦力对m做的功

D．位移s一定小于深度d

8．有关实际中的现象，下列说法不符合事实的是（  ）

A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度

B．体操运动员在着地时曲腿是为了减小地面对运动员的作用力

C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响

D．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，发动机舱越坚固越好

9．中国空间站的建设过程是，首先发射核心舱，核心舱入轨并完成相关技术验证后，再发射实验舱与核心舱对接，组合形成空间站。假设实验舱先在近地圆形过渡轨道上运行，某时刻实验舱短暂喷气，离开过渡轨道与运行在较高轨道上的核心舱安全对接。忽略空气阻力，以下说法正确的是

A．实验舱应当向前喷出气体

B．喷气前后，实验舱与喷出气体的总动量不变

C．喷气前后，实验舱与喷出气体的机械能不变

D．实验舱在飞向核心舱过程中，机械能逐渐减小

10．一气球由地面匀速上升，当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时，下列说法正确的是（　　）

A．气球可能匀速上升 B．气球不可能相对地面静止

C．气球可能下降 D．气球运动速度不发生变化

11．如图所示，在光滑的水平面上静止放置A、B、C三个物体，A、B、C的质量分别为mA=1kg，mB=3kg，mC=2kg。物体C为一光滑的圆弧轨道，弧面足够长，物体A、B之间有一根轻质弹簧（弹簧和物体A、B均未栓接），现用力把弹簧压缩后再用绳子把物体A、B固定，使A、B处于静止。现剪断绳子，之后弹簧把A向左弹出，已知A离开弹簧后的速度大小为3m/s，A、B分开后把弹簧撤去（重力加速度g=10m/s2）。下说法正确的是

A．弹簧把A、B弹开的过程中释放出的弹性势能为4.5J

B．A滑上C上表面的最大离地高度为0.3m

C．A从C上离开后不能追上B

D．A从C上离开后能追上B

12．如图所示，为光滑的轨道，其中是水平的，是竖直平面内的半圆，与相切与点，且半径，质量的滑块静止在水平轨道上，另一质量的滑块前端装有一轻质弹簧（均可视为质点）以速度向左运动并与滑块发生弹性正碰，若相碰后滑块滑上半圆轨道并能过最高点，取重力加速度，则

(1)滑块至少要以多大速度向前运动；

(2)如果滑块恰好能过点，滑块与滑块相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少？

13．课外科技小组制作了一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为，水喷出时对地速度为。火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是，启动前火箭总质量为1.4kg，则启动2s后火箭的速度可以达到多大？

14．如图所示，质量的木船长，质量的人站立在船头，人和船静止在平静的水面上不计水的阻力，现在人要走到船尾取一样东西，则人从船头走到船尾过程中，船相对静水后退的距离为多大？

15．在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车（不含炮弹），发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间摩擦不计，则：

（1）水平发射炮弹时，炮弹速度为，炮车的反冲速度为多大？

（2）炮身与水平方向成角，炮弹速度大小为，炮车的反冲速度是多大？

（3）炮身与水平方向成角，炮弹射出炮口时，相对于炮口速度为，炮车的反冲速度为多大？

16．在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运行的各类飞行器，又称空间飞行器（spacecraft）．航天器是执行航天任务的主体，是航天系统的主要组成部分．由于外太空是真空的，飞行器在加速过程中一般使用火箭推进器，火箭在工作时利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流而对飞行器产生反冲力，由于阻力极小，只需一点点动力即可以达到很高的速度．我国发射的实践9号携带的卫星上第一次使用了离子电推力技术，从此为我国的航天技术开启了一扇新的大门．如图所示，已知飞行器的质量为，发射的是2价氧离子，发射功率为，加速电压为，每个氧离子的质量为，元电荷为，原来飞行器静止，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：

(1)射出的氧离子速度大小；

(2)每秒钟射出的氧离子数；

(3)射出离子后飞行器开始运动的加速度大小。

17．假设一质量为m的烟花从地面上A点以速度v竖直上升到最大高度处炸裂为质量相等的甲、乙两块，沿水平方向向相反的两个方向飞出，假设甲的落地点距A点的距离为s，不计空气阻力及消耗的炸药质量，烟花炸裂时消耗的化学能80%转化为动能。求：

(1)烟花上升的最大高度；

(2)烟花炸裂后甲水平飞出时的速度大小；

(3)烟花炸裂时消耗的化学能。

18．质量为M的小船以速度v0行驶，船上有两个质量皆为m的小孩a和b，分别静止站在船头和船尾。现小孩a沿水平方向以速率v（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率v（相对于静止水面）向后跃入水中。求：

(1)a跃出后小船的速度；

(2)b跃出后小船的速度。

参考答案

1．B

【详解】

如图所示，设当滑块下滑到达最低点时圆环的位移为x，则滑块的位移为R-x，由水平方向上平均动量守恒得

m（R-x)=Mx

解得

x=

不管环和滑块之间有无摩擦，系统水平方向上动量守恒且为零，因此圆环、滑块的位移与环和滑块之间是否存在摩擦力无关。

故选B。

2．D

【详解】

ABC．飞船沿与其速度相反的方向发射一个物体A的过程，飞船与A组成的系统动量守恒，因为物体A是沿飞船向后抛出，由动量守恒定律可知，飞船的动量一定增大，飞船的速度增大，根据万有引力提供向心力的特点可知，飞船将做离心运动，上升到高轨道，飞船的轨道半径r飞船变大，飞船不可能在原轨道运动，由可知，飞船的周期T变大，故ABC都错误；

D． 抛出后物体的速度方向有几种可能：

①若抛出后物体的速度方向与飞船方向相同，则物体A的速度减小，将做近心运动，rA变小，由由可知，A的周期变小，小于T；

②若抛出后物体的速度为零，则A会在万有引力的作用下竖直下落。

③若物体的速度方向与飞船方向相反，其大小可能等于飞船原来的速度，此时仍将在原轨道运行，rA不变，A的周期不变，等于T；

④A的速度也可能大于飞船原来的速度，此时也将上升到高轨道运动，rA变大，A的周期变大，大于T；

故D正确。

故选D。

3．C

【详解】

以整个导弹为研究对象，取的方向为正方向，根据爆炸的瞬间系统在水平方向上动量守恒得

解得

另一块可能沿的方向飞去、沿的反方向飞去、自由落体运动，选项C正确，ABD错误。

故选C。

4．C

【详解】

A．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，由

得知a、b飞行时间一定相同，一定同时到达水平地面，故A错误；

B．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可知：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B错误；

C．在炸裂过程中，a，b受到爆炸力大小相等，作用时间相同，由冲量的定义知，爆炸力的冲量大小一定相等，故C正确；

D．a、b都做平抛运动，高度相同，飞行时间相同，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D错误。

故选C。

5．D

【详解】

A．火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A错误；

B．水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，B错误；

C．在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有

解得

C错误；

D．水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有

解得

D正确。

故选D。

6．A

【详解】

方向速率减为0，需开动向外喷出质量为的气体，喷气过程系统动量守恒有

解得

方向由静止增大到速率为，需开动向外喷出质量为的气体，喷气过程系统动量守恒有

解得

故选A。

7．D

【详解】

A. 子弹亏损的动能转化成木块的动能和系统内能，系统亏损的动能转化成系统的内能，则子弹动能的亏损大于于系统动能的亏损，故A错误；

B.由动量守恒可知，子弹动量变化量的大小等于木块动量变化量的大小，故B错误；

C. 摩擦力对M做的功为fs，摩擦力对m做的功大小为f（s+d），可知二者不等，故C错误；

D. 子弹射入木块的过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，以子弹与木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

再根据能量守恒有

解得

故D正确。

故选D。

8．D

【详解】

A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度，故A正确；

B．体操运动员在着地时屈腿可以延长着地时间，从而可以减小地面对运动员的作用力，故B正确；

C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是可以防止枪身快速后退而造成伤害；故是为了减少反冲的影响，故C正确；

D．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，发动机舱应有弹性，从而延长与人的接触时间而减小伤害，故D错误。

故选D。

9．B

【分析】

本题考查卫星变轨过程各物理量的变化。

【详解】

A．实验舱要向高轨道运行，需要做离心运动，所以要加速，应该向后喷出气体，A错误；

B．喷气过程没有外力，实验舱与喷出气体系统动量守恒，喷气前后，总动量不变，B正确；

C．喷气前后，内力做功，总机械能增大，发生变化，C错误；

D．实验舱飞向核心舱过程中，地球的万有引力做负功，重力势能增大，且实验舱速度增大，机械能增大，D错误；

故选B。

10．AC

【详解】

ABC．设气球质量为M，人的质量为m，由于气球匀速上升，系统所受的外力之和为零，当人沿吊梯向上爬时，动量守恒，以向上为正方向，由动量守恒定律得

在人向上爬的过程中，气球的速度为

当时，气球可匀速上升；当v2=0时气球静止，当时气球下降，故AC正确，B错误；

D．要使气球运动速度不变，则人的速度仍为v0，即人不上爬，显然不对，故D错误。

故选AC。

11．BC

【详解】

A．A、B物块被弹簧弹开的过程中，由动量守恒定律得：mAvA+mBvB=0，解得：

vB=1m/s，

由能量守恒知：

；

故A错误；

B．当A、C的速度相等时，A离地面最高，根据动量守恒得，，由能量守恒知：，联立解得：

h=0.3m；

故B正确；

CD． A从C上离开时的速度分别为v1、v2，根据动量守恒得：，由能量守恒知：，联立解得：

v1=-0.6m/s，（方向向左）

v2=1.2m/s，

由上可知vB=1m/s>0.6m/s，所以A从C上离开后不能追上B，故C正确，D错误。

故选BC。

12．(1) 3m/s；(2) 0.375J

【详解】

(1)设滑块A过C点时速度为vC，B与A碰撞后，B与A的速度分别为v1、v2，B碰撞前的速度为v0过圆轨道最高点的临界条件是重力提供向心力，由牛顿第二定律得

由机械能守恒定律得

mv22＝mg•2R+mvC2

B与A发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得

Mv0＝Mv1+mv2

由机械能守恒定律得

Mv02＝Mv12+mv22

代入数据解得

v0＝3m/s

(2)由于B与A碰撞后，当两者速度相同时有最大弹性势能Ep，设共同速度为v，A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得

Mv0＝（M+m）v

由机械能守恒定律得

Mv02＝EP+（M+m）v2

联立并代入数据解得

Ep＝0.375J

13．

【详解】

火箭原来总质量用M表示，喷出水流的流量用Q表示，水的密度用表示，水流的喷出速度大小用v表示，火箭的反冲速度大小为，由动量守恒定律得

火箭启动2s后的速度大小

14．1m

【详解】

设船移动距离为x，则人移动距离为，以船行方向为正方向，船对地的平均速度为，人对地的平均速度为，如图所示，由动量守恒定律有

即

解得船移动的距离为

.

15．（1）（2）（3）

【详解】

以炮车和炮弹为研究系统，在水平方向上系统的动量守恒.以炮弹前进的方向为正方向，由动量守恒定律得

（1）

解得

.

（2）

解得

（3）

解得

.

16．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)以氧离子为研究对象根据动能定理，有

所以氧离子速度为

．

(2)设每秒钟射出的氧离子数为，则发射功率可表示为

所以，每秒射出的氧离子数为

(3)以氧离子和飞行器组成的系统为研究对象，设飞行器的反冲速度为，取飞行器的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，时间内有

飞行器的加速度为

可得

17．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)由竖直上抛公式得烟花上升的最大高度

(2)设甲水平飞出时的速度大小为，由平抛运动规律得

又

解得

(3)设乙水平飞出时的速度大小为，烟花炸裂后甲、乙在水平方向上动量守恒，有

解得乙的速度大小为

由能量守恒定律得烟花炸裂时消耗的化学能

18．(1)；(2)

【详解】

(1)当跃出时，根据动量守恒定律

解得

(2)跃出时，根据动量守恒定律

解得