2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律5反沖運(yùn)動(dòng)火箭課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE5反沖運(yùn)動(dòng)火箭時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～6為單選，7～9為多選)1．靜止的試驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為M，當(dāng)它以對(duì)地速度為v0噴出質(zhì)量為Δm的高溫氣體后，火箭的速度為(B)A.eq\f(Δmv0,M－Δm) B．－eq\f(Δmv0,M－Δm)C.eq\f(Δmv0,M) D．－eq\f(Δmv0,M)解析：由動(dòng)量守恒定律得Δmv0＋(M－Δm)v＝0，火箭的速度為v＝－eq\f(Δmv0,M－Δm)，選項(xiàng)B正確．2．一輛拉水車上有兩個(gè)貯水箱，剛起先前面的水箱有水，后面的水箱無(wú)水，若把水從前面的水箱抽到后面的水箱中，假設(shè)水車停在光滑水平面上，則抽完水后，水車與原來(lái)的位置相比較(A)A．水車向前進(jìn)了一段距離B．水車向后退了一段距離C．水車仍在原來(lái)位置D．無(wú)法確定水車的位置解析：水和水車(包括水箱)在水從前面水箱抽到后面水箱的過(guò)程中所組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由于水向后發(fā)生一段位移，所以車向前發(fā)生一段位移，A正確．3．一炮艇在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時(shí)向前和向后放射一發(fā)炮彈，設(shè)兩炮彈質(zhì)量相同，相對(duì)于地的速率相同，牽引力、阻力均不變，則船的動(dòng)量和速度的改變狀況是(A)A．動(dòng)量不變，速度增大 B．動(dòng)量變小，速度不變C．動(dòng)量增大，速度增大 D．動(dòng)量增大，速度減小解析：整個(gè)過(guò)程動(dòng)量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動(dòng)量為零，因而船的動(dòng)量不變，又因?yàn)榇派渑趶椇筚|(zhì)量減小，因此船的速度增大．4．一個(gè)靜止的質(zhì)量為M的原子核，放射出一個(gè)質(zhì)量為m的粒子，粒子離開(kāi)原子核時(shí)相對(duì)于核的速度為v0，原子核剩余部分的速率等于(C)A．v0 B.eq\f(m,M－m)v0C.eq\f(m,M)v0 D.eq\f(m,2m－M)v0解析：取整個(gè)原子核為探討對(duì)象．由于放射過(guò)程極為短暫，放射過(guò)程中其他外力的沖量均可不計(jì)，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．放射前的瞬間，系統(tǒng)的動(dòng)量p1＝0，放射出粒子的這一瞬間，設(shè)剩余部分對(duì)地的反沖速度為v′，并規(guī)定粒子運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，則粒子的對(duì)地速度v＝v0－v′，系統(tǒng)的動(dòng)量p2＝mv－(M－m)v′＝m(v0－v′)－(M－m)v′，由p1＝p2，即0＝m(v0－v′)－(M－m)v′＝mv0－Mv′得v′＝eq\f(m,M)v0.5.質(zhì)量m＝100kg的小船靜止在安靜水面上，船兩端站著m甲＝40kg，m乙＝60kg的游泳者，在同一水平線上甲向左、乙向右同時(shí)以相對(duì)于岸3m/s的速度躍入水中，如圖所示，則小船的運(yùn)動(dòng)速率和方向?yàn)?A)A．0.6m/s，向左 B．3m/s，向左C．0.6m/s，向右 D．3m/s，向右6．質(zhì)量相等的A、B兩球之間壓縮一根輕質(zhì)彈簧(不拴接)，靜置于光滑水平桌面上，當(dāng)用板攔住小球A而只釋放B球時(shí)，B球被彈出落到距桌邊水平距離為s的地面上，如圖所示．若再次以相同力壓縮該彈簧，取走A左邊的擋板，將A、B同時(shí)釋放，則B球的落地點(diǎn)距桌邊水平距離為(D)A.eq\f(s,2)B.eq\r(2)sC．sD.eq\f(\r(2),2)s解析：擋板攔住A球時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為B球的動(dòng)能，有Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，擋板撤走后，彈性勢(shì)能兩球平分，則有Ep＝2×eq\f(1,2)mvB′2，由以上兩式解得vB′＝eq\f(\r(2),2)vB，又因?yàn)锽球落地時(shí)間不變，故D對(duì)．7．從某時(shí)刻起先人從船頭走向船尾．設(shè)水的阻力不計(jì)，那么在這段時(shí)間內(nèi)關(guān)于人和船的運(yùn)動(dòng)狀況，下列推斷正確的是(ABC)A．人勻速行走，船勻速后退，兩者速度的大小與它們的質(zhì)量成反比B．人加速行走，船加速后退，而且加速度的大小與它們的質(zhì)量成反比C．人走走停停，船退退停停，兩者的動(dòng)量總和總是為零D．當(dāng)人從船頭走到船尾停止運(yùn)動(dòng)后，船由于慣性還會(huì)接著后退一段距離解析：由動(dòng)量守恒定律和牛頓第三定律知A、B、C正確．8．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的長(zhǎng)木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列狀況下，青蛙肯定不能跳過(guò)長(zhǎng)木板的是(AD)A．木板上表面光滑而下表面粗糙B．木板上表面粗糙而底面光滑C．木板上、下表面都粗糙D．木板上、下表面都光滑解析：只要上表面光滑，則青蛙肯定不能跳過(guò)長(zhǎng)木板，故A、D選項(xiàng)正確．9．如圖所示，小車在光滑水平面上向左勻速運(yùn)動(dòng)，輕質(zhì)彈簧左端固定在A點(diǎn)，物體用細(xì)線拉在A點(diǎn)將彈簧壓縮，某時(shí)刻線斷了，物體沿車滑動(dòng)到B端粘在B端的油泥上，取小車、物體和彈簧為一個(gè)系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是(BCD)A．若物體滑動(dòng)中不受摩擦力，則全過(guò)程機(jī)械能守恒B．若物體滑動(dòng)中有摩擦力，則全過(guò)程動(dòng)量守恒C．不論物體滑動(dòng)中有沒(méi)有摩擦，小車的最終速度與斷線前相同D．不論物體滑動(dòng)中有沒(méi)有摩擦，系統(tǒng)損失的機(jī)械能相同解析：系統(tǒng)水平方向不受外力(即使有摩擦，物體與小車間的摩擦力為內(nèi)力)，故全過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，小車的最終速度與線斷前相同，選項(xiàng)B、C正確；由于物體粘在B端的油泥上，即物體與小車發(fā)生完全非彈性碰撞，有機(jī)械能損失，故全過(guò)程機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論有無(wú)摩擦，系統(tǒng)初、末動(dòng)能相同，損失的機(jī)械能即為斷線前的彈性勢(shì)能，故D對(duì)．二、非選擇題10．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的玩具蛙，蹲在質(zhì)量為M的小車的細(xì)桿上，小車放在光滑的水平桌面上，若車長(zhǎng)為L(zhǎng)，細(xì)桿高為h，且位于小車的中點(diǎn)，試求：當(dāng)玩具蛙最小以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上．答案：eq\f(LM,4m＋M)eq\r(\f(2g,h))解析：蛙跳出后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\r(\f(2h,g))，蛙與車水平方向動(dòng)量守恒，可知mx＝M(eq\f(L,2)－x)，蛙要能落到桌面上，其最小水平速度為v＝eq\f(x,t)，上面三式聯(lián)立求得v＝eq\f(LM,4m＋M)eq\r(\f(2g,h)).11．在太空中有一枚質(zhì)量為M、相對(duì)太空站處于靜止?fàn)顟B(tài)的火箭，突然噴出質(zhì)量為m的氣體，噴出速度為v0(相對(duì)太空站)，緊接著再噴出質(zhì)量為m的另一股氣體，此后火箭獲得速度v(相對(duì)太空站)．求火箭其次次噴射的氣體(相對(duì)太空站)的速度的大小．答案：(eq\f(M,m)－2)v＋v0解析：本題所出現(xiàn)的速度都是以太空站為參考系的．依據(jù)動(dòng)量守恒定律，規(guī)定v0方向?yàn)檎较?，有：第一次噴射出氣體后，0＝mv0＋(M－m)v1，v1＝－eq\f(mv0,M－m)，負(fù)號(hào)表示v1方向跟v0方向相反．其次次噴射后，(M－m)v1＝mv2＋(M－2m)v即mv2＝－[(M－2m)v＋mv0解得v2＝－[(eq\f(M,m)－2)v＋v0]，負(fù)號(hào)表示v2方向與v方向相反．故火箭其次次噴射的氣體(相對(duì)太空站)的速度大小為(eq\f(M,m)－2)v＋v0.12．如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上．某時(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h＝0.3m(h小于斜面體的高度)．已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m1＝30kg，冰塊的質(zhì)量為m2＝10kg，小孩與滑板始終無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)．重力加速度的大小g取10m/s2.(1)求斜面體的質(zhì)量；(2)通過(guò)計(jì)算推斷，冰塊與斜面體分別后能否追上小孩？答案：(1)20kg(2)見(jiàn)解析解析：(1)規(guī)定向右為速度正方向．冰塊在斜面體上運(yùn)動(dòng)到最大高度時(shí)兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此共同速度為v，斜面體的質(zhì)量為m3.由水平方向動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律得m2v20＝(m2＋m3)v，eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,20)＝eq\f(1,2)(m2＋m3)v2＋m2gh，式中v20＝－3m/s為冰塊推出時(shí)的速度．解得m3＝20kg.(2)設(shè)小孩推出冰塊后的速度為v1，由動(dòng)量守恒定律有m1v1＋m2v20＝0，代入數(shù)據(jù)得v1＝1m/s，設(shè)冰塊與斜面體分別后的速度分別為