2024版新教材高考物理复习特训卷考点40反冲运动爆炸问题人船模型

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点40反冲运动爆炸问题人船模型，共5页。试卷主要包含了答案等内容，欢迎下载使用。
A． eq \f(L,d) m B． eq \f(L－d,L) m
C． eq \f(L＋d,L) m D． eq \f(L－d,d) m
2.
[2023·江苏泰州高三联考]如图所示，有一质量M＝6 kg、边长为0.2 m的正方体木块，静止于光滑水平面上，木块内部有一从顶面贯通至底面的通道，一个质量为m＝2 kg的小球由静止开始从轨道的左端运动到右端，在该过程中木块的位移为( )
A．0.05 mB．0.10 m
C．0.15 mD．0.5 m
3.
如图所示，在光滑水平面上有一装有炮弹的火炮，其总质量为m1，炮弹的质量为m2，炮弹射出炮口时对地的速率为v0，若炮管与水平地面的夹角为θ，则火炮后退的速度大小为( )
A． eq \f(m2v0cs θ,m1－m2) B． eq \f(m2v0,m1－m2)
C． eq \f(m2,m1) v0D． eq \f(m2v0cs θ,m1)
4.
[2023·上海金山区模拟]“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．火箭的推力来源于空气对它的反作用力
B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为 eq \f(mv0,M－m)
C．喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为 eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,g（M－m）2)
D．在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒
5.
[2023·福建龙岩模拟]如图所示，一个质量为m1＝50 kg的人在一只大气球下方，气球下面有一根长绳．气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和水平面接触．当静止时人离地面的高度为h＝7 m．如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是(可以把人看作质点)( )
A．0 B．2 m
C．5 mD．7 m
6.
如图所示，某学校在航天科普节活动中，航天爱好者将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度与竖直方向成θ角斜向下喷出．已知重力加速度为g，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．火箭的水平射程为 eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,（M－m）2g) sin 2θ
D．火箭上升的最大高度为 eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,2g（M－m）2)
7.
[2023·天津红桥区一模]如图所示，A、B两个物体粘在一起以v0＝3 m/s的速度向右运动，物体中间有少量炸药，经过O点时炸药爆炸，假设所有的化学能全部转化为A、B两个物体的动能且两物体仍然在水平面上运动，爆炸后A物体的速度依然向右，大小变为vA＝2 m/s，B物体继续向右运动进入光滑半圆轨道且恰好通过最高点D，已知两物体的质量mA＝mB＝1 kg，O点到半圆轨道最低点C的距离xOC＝0.25 m，物体与水平轨道间的动摩擦因数为μ＝0.2，A、B两个物体均可视为质点，取g＝10 m/s2，求：
(1)炸药的化学能E；
(2)半圆轨道的半径R.
8．[2023·浙江高三模拟]北京冬奥会开幕式的浪漫烟花(如图甲)，让人惊叹不已．假设某种型号的礼花弹在地面上从专用炮筒中沿竖直方向射出，到达最高点时炸开(如图乙).礼花弹的结构如图丙所示，其工作原理为：点燃引线，引燃发射药燃烧发生爆炸，礼花弹获得一个初速度并同时点燃延期引线．当礼花弹到最高点附近时，延期引线点燃礼花弹，礼花弹炸开．已知礼花弹质量m＝0.1 kg，从炮筒射出的速度为v0＝35 m/s，整个过程中礼花弹所受的空气阻力大小始终是其重力大小的0.25倍，延期引线的燃烧速度为v＝2 cm/s，忽略炮筒的高度，重力加速度取g＝10 m/s2.
(1)求礼花弹射出后，上升的最大高度h；
(2)要求爆炸发生在超过礼花弹最大高度的96%范围，则延期引线至少多长；
(3)设礼花弹与炮筒相互作用的时间Δt＝0.01 s，求礼花弹对炮筒的平均作用力大小．
考点40 反冲运动(爆炸问题、人船模型)——练基础
1．答案：D
解析：画出如图所示的草图
设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为v′，船的质量为M，人从船尾走到船头所用时间为t.
则v＝ eq \f(d,t)，v′＝ eq \f(L－d,t)
人和船组成的系统在水平方向上动量守恒，取船的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得Mv－mv′＝0，解得船的质量M＝ eq \f(m（L－d）,d)，故选D.
2．答案：A
解析：小球由静止开始从如图所示轨道的左端运动到右端过程中，小球与木块组成的系统，水平方向平均动量守恒，则有mv1·t＝Mv2·t，即mx1＝Mx2，根据题意，有x1＋x2＝a，解得x2＝0.05 m，A正确．
3．答案：A
解析：由于炮弹的重力作用，火炮发射炮弹的过程只有水平方向动量守恒，以向右为正方向，根据动量守恒定律可得m2v0cs θ－(m1－m2)v＝0，解得v＝ eq \f(m2v0cs θ,m1－m2)，故A正确，B、C、D错误．
4．答案：B
解析： 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，A错误；在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备为系统，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(M－m)v－mv0＝0，解得火箭的速度大小为v＝ eq \f(mv0,M－m)，B正确；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h＝ eq \f(v2,2g)＝ eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,2（M－m）2g)，C错误；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，D错误．
5．答案：C
解析：设人的速度v1，气球的速度v2，根据人和气球动量守恒得m1v1＝m2v2，则有m1x1＝m2x2，所以x1＝ eq \f(2,5)x2，气球和人运动的路程之和为7 m，则人下滑的距离为x1＝ eq \f(2,7)h＝2 m，气球上升的距离为x2＝ eq \f(5,7)h＝5 m，C正确．
6．答案：C
解析：火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A错误；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；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(M－m)v－mv0＝0，解得v＝ eq \f(mv0,M－m)，
火箭上升的时间为t＝ eq \f(v cs θ,g)＝ eq \f(mv0cs θ,（M－m）g)，
火箭的水平射程为x＝v sin θ·2t＝ eq \f(mv0sin θ,M－m)· eq \f(2mv0cs θ,（M－m）g)＝ eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,（M－m）2g)sin 2θ，C正确；水喷出后，火箭做斜向上抛运动，有 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(v cs θ))2＝2gh解得h＝ eq \f(m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,2g（M－m）2)cs 2θ，D错误．
7．答案：(1)1 J (2)0.3 m
解析：(1)A、B在炸药爆炸前后动量守恒，由动量守恒定律可得2mv0＝mvA＋mvB，
根据能量守恒定律可得 eq \f(1,2)·2mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＋E＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＋ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，
两式联立并代入数据解得E＝1 J.
(2)由于B物体恰好经过半圆轨道的最高点，故有mg＝m eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(D)) ,R)，
在B物体由O运动到D的过程中，由动能定理可得
－μmgxOC－mg·2R＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(D)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，
联立可解得R＝0.3 m．
8．答案：(1)49 m (2)4.48 cm (3)351.25 N
解析：(1)根据牛顿第二定律得a＝ eq \f(mg＋0.25mg,m)＝12.5 m/s2
根据运动学公式v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝2ah
解得h＝49 m.
(2)根据v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝2ah，v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) －v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝2ah×0.96
联立得v1＝7 m/s
则t1＝ eq \f(v0－v1,a)＝2.24 s，L＝vt1＝4.48 cm.
(3)由动量定理(F－mg－0.25mg)Δt＝mv0
解得F＝351.25 N．