2023版新教材高中物理第一章动量与动量守恒定律微点10反冲现象火箭课时作业教科版选择性必修第一册

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微点10　反冲现象　火箭 eq \a\vs4\al(过基础)　1．(多选)下列图片所描述的事例或应用中，利用反冲原理的是(　　) eq \o(\s\up7(),\s\do5(\a\vs4\al(A.喷灌装置的自动旋转)))　 eq \o(\s\up7(),\s\do5(\a\vs4\al(B.乌贼在水中前行和转向))) eq \o(\s\up7(),\s\do5(\a\vs4\al(C.吹足气的气球由静止释放后气球运动)))　 eq \o(\s\up7(),\s\do5(\a\vs4\al(D.码头边轮胎的保护作用)))2．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是(　　)A．燃料燃烧推动空气，空气的反作用力推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭3．关于火箭的发射，下列说法正确的是(　　)A．火箭发射过程中机械能守恒，动量也守恒B．影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度C．影响火箭速度大小的因素包括喷气的质量与火箭本身质量之比D．喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同4．近几年来，火箭军各部累计发射数百枚多型导弹，是最具打击力和威慑力的战略部队．将发射导弹看成如下模型：静止的实验导弹总质量M＝3 300 g，当它以相对地面的速度v0＝120 m/s喷出质量Δm＝300 g的高温气体后，导弹的速度为(喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略)(　　)A．12 m/s B．－12 m/sC．10 m/s D．－10 m/s5．带子弹的步枪质量为5 kg，一颗子弹的质量为10 g，子弹从枪口飞出时的速度为900 m/s，则第一发子弹射出后步枪的反冲速度约为(　　)A．2 m/s B．1.8 m/sC．3 m/s D．4 m/s6．如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲推乙后，两人向相反的方向滑去，已知甲的质量为45 kg，乙的质量为50 kg.关于分开后两人的动量和速率，下列说法正确的是(　　)A．两人的总动量增加B．甲与乙两人的速率之比为10∶9C．质量大的人动量数值大D．甲与乙两人的速率之比为1∶17.如图是劳动者抛沙袋入车的情境图．一排人站在平直的轨道旁，分别标记为1，2，3，…，已知车的质量为40 kg，每个沙袋的质量为5 kg.当车经过一人身旁时，此人将一个沙袋沿与车前进方向相反的方向以4 m/s的速度投入到车内，沙袋与车瞬间就获得共同速度．已知车原来的速度大小为10 m/s，当车停止运动时，一共抛入的沙袋有(　　)A．20个 B．25个C．30个 D．40个8.如图，2022年9月2日凌晨，神舟十四号航天员乘组圆满完成第一次出舱活动，中国宇航员此次出舱活动也向世界展现了中国的最前沿科技—空间站核心舱机械臂；假设一个连同装备共90 kg的航天员，离开空间站太空行走，在离飞船12 m的位置与空间站处于相对静止的状态．装备中有一个高压气源，能以60 m/s的速度喷出气体．航天员为了能在2 min内返回空间站，他需要在开始返回的瞬间至少一次性向后喷出气体的质量是(不计喷出气体后航天员和装备质量的变化)(　　)A．0.1 kg B．0.13 kgC．0.15 kg D．0.16 kg9.(多选)一个连同装备总质量M＝100 kg的航天员，脱离飞船进行太空行走后(如图所示)，在与飞船相距d＝45 m的位置与飞船保持相对静止．所带氧气筒中还剩有m0＝0.5 kg氧气，氧气除了供他呼吸外，还需向与飞船相反方向喷出一部分氧气以获得使他回到飞船的反冲速度v′，为此，氧气筒上有可使氧气以v＝50 m/s速度喷出的喷嘴．按照物理原理：如果一次性喷出氧气质量为m，喷气速度为v，则其获得反冲速度v′＝ eq \f(mv,M)，已知耗氧率为Q＝2.5×10－4 kg/s(即每秒呼吸消耗氧气量为2.5×10－4 kg).为保证他安全返回飞船，一次性喷出氧气的质量m可能为(　　)A．0.04 kg B．0.25 kgC．0.35 kg D．0.46 kg10.反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动．如果小车运动前的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度；(2)若橡皮塞喷出时速度大小仍为v＝2.9 m/s，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度(小车一直在水平方向上运动)11．一辆平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿沿着轨道方向水平跳出，落在平板车上的A点，距货厢水平距离为l＝4 m，如图所示．人的质量为m，车连同货厢的质量为M＝4m，货厢高度为h＝1.25 m．(g取10 m/s2)(1)求车在人跳出后到人落到A点期间的反冲速度．(2)人落在A点并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？微点10　反冲现象　火箭1．答案：ABC解析：喷灌装置的自动旋转是利用水流喷出时的反冲作用，故属于利用反冲原理；乌贼在水中前行和转向是利用喷出的水的反冲作用；吹足气的气球由静止释放后气球运动是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲原理；码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，不是利用反冲原理．故选A、B、C.2．答案：B解析：火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故选项B正确．3．答案：C解析：火箭发射过程中动能和重力势能均增加，则机械能不守恒，速度增大，则动量增大，动量也不守恒，A错误；设喷出气流质量为m，火箭质量为M，则根据动量守恒定律有mv＝Mv′，解得v′＝ eq \f(m,M)v，故影响火箭速度大小的因素是喷出气流速度和质量之比，B错误，C正确；喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量大小相等，方向相反，D错误．4．答案：B解析：以喷出气体的速度的方向为正方向，根据动量守恒定律得Δmv0＋(M－Δm)v＝0，代入数据解得v＝－12 m/s，故选项B正确．方法总结：火箭类反冲问题解题要点：(1)两部分物体初、末状态的速度的参考系必须是同一参考系，且一般以地面为参考系．(2)要特别注意反冲前、后各物体质量的变化．(3)列方程时要注意初、末状态物体动量的方向，一般而言，反冲物体速度的方向与抛出物体的运动方向是相反．5．答案：B解析：设子弹和枪的总质量为M，子弹质量为m，以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向，由动量守恒定律得(M－m)v1－mv2＝0，得v1＝ eq \f(mv2,M－m)＝ eq \f(10×10－3×900,5－0.01) m/s≈1.8 m/s，故B正确．6．答案：B解析：甲、乙组成的系统，初状态总动量为零，由于推动过程中动量守恒，所以甲、乙的总动量始终为零，故A、C错误；甲、乙两人组成的系统动量守恒，以两人组成的系统为研究对象，以甲的速度方向为正方向，由动量守恒定律得m甲v甲－m乙v乙＝0，解得 eq \f(v甲,v乙)＝ eq \f(m乙,m甲)＝ eq \f(50,45)＝ eq \f(10,9)，B正确，D错误．7．答案：A解析：设一共抛入n个沙袋，这些沙袋抛入车的过程，满足动量守恒，以车原来的速度方向为正方向，有Mv0－n·mv＝0，解得n＝ eq \f(Mv0,mv)＝20，即一共抛入20个沙袋，车恰好停止运动，故选A.8．答案：C解析：设喷出气体后宇航员及装备获得的反冲速度大小为u，则u＝ eq \f(x,t)＝ eq \f(12,2×60) m/s＝0.1 m/s，设装备和宇航员的总质量为M，一次性向后喷出气体的质量是m.喷出的气体速度大小为v，对于喷气过程，取喷出的气体速度方向为正方向，根据动量守恒定律有0＝mv－Mu，解得m＝0.15 kg，故A、B、D错误，C正确．9．答案：BC解析：设喷出氧气质量为m，返回时间为t，则返回速度v′＝ eq \f(mv,M)＝ eq \f(m×50,100)＝0.5m，根据v＝ eq \f(s,t)可得：t＝ eq \f(d,v′)＝ eq \f(45,0.5m)＝ eq \f(90,m).航天员耗氧：Qt≤m0－m，即2.5×10－4×t≤0.5－m，t≤4 000×(0.5－m).联立两式：4 000×(0.5－m)≥ eq \f(90,m)，即400m2－200m＋9≤0，由400m2－200m＋9＝0，解得：m1＝0.05 kg，m2＝0.45 kg，所以0.05 kg≤m≤0.45 kg.可知选项B、C正确．10．答案：(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反(2)0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反解析：(1)小车和橡皮塞组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒．以橡皮塞运动的方向为正方向，根据动量守恒定律有mv＋(M－m)v′＝0，解得v′＝－ eq \f(m,M－m)v＝－ eq \f(0.1,3－0.1)×2.9 m/s＝－0.1 m/s，负号表示小车运动的方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统在水平方向上动量守恒，以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mv cos 60°＋(M－m)v″＝0，解得v″＝－ eq \f(mv cos 60°,M－m)＝－ eq \f(0.1×2.9×0.5,3－0.1) m/s＝－0.05 m/s，负号表示小车运动的方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.11．答案：(1)1.6 m/s　(2)不动　0.8 m解析：(1)人从货厢边跳离的过程，系统(人、车和货厢)在水平方向上动量守恒．设人的水平速度是v1，车的反冲速度是v2，则mv1－Mv2＝0，得v2＝ eq \f(1,4)v1人跳离货厢后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为t＝ eq \r(\f(2h,g))＝0.5 s，在这段时间内人的水平位移x1和车的位移x2分别为x1＝v1t，x2＝v2t由x1＋x2＝l得v1t＋v2t＝l则v2＝ eq \f(l,5t)＝ eq \f(4,5×0.5) m/s＝1.6 m/s.(2)人落到车上前的水平速度仍为v1，车的速度为v2，落到车上后设它们的共同速度为v，根据水平方向动量守恒得mv1－Mv2＝(M＋m)v，则v＝0.故人落到车上A点站定后车的速度为零．车的水平位移为x2＝v2t＝1.6×0.5 m＝0.8 m．