2019 - 2020学年高中物理第十六章动量守恒定律16.5反冲运动、火箭课后巩固训练新人教版选修3 - 5[001]

16.5 反冲运动、火箭

[基础达标练]

1．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块的速度方向仍沿原来的方向，则( )

A．b的速度方向一定与原速度方向相反

B．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 C．a、b一定同时到达水平地面

D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量一定相等 答案 C

解析 在炸裂过程中，因为重力远小于内力，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出来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A错误。a、b都做平抛运动，飞行时间相同，因为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B错误。a、b都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，因为高度相同，飞行时间一定相同，a、b一定同时到达水平地面。所以C选项是正确的。在炸裂过程中，a、b受到爆炸力大小相等，作用时间相同，则爆炸力的冲量大小一定相等，方向相反，在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量一定不相等，故D错误。

2．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列方法中可行的是( ) A．向后踢腿 C．在冰面上滚动 答案 D

解析 对于人来说，向后踢腿和手臂向后甩的过程中，人整体的动量守恒，所以人不动，A、B不可行；由于光滑冰面上没有摩擦，所以人无法在冰面上滚动，C不可行；脱下外衣向后水平抛出，由于反冲作用，人将向前运动，D可行。

3．静止的实验火箭总质量为M，当它以相对地面的速度v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度为( )

A.C.

Δmv0

M－ΔmΔmv0

B．－

Δmv0

M－ΔmB．手臂向后甩

D．脱下外衣向后水平抛出

MΔmv0

D．－ M答案 B

解析 以火箭和喷出气体为研究对象，系统初始动量为零，选取v0的方向为正方向，由动量守恒定律，得0＝Δmv0＋(M－Δm)v，v＝－

Δmv0

，故答案为B。 M－Δm4．(多选)小车静止放在光滑的水平桌面上，车上左、右两端分别站有A、B两人，当这两人同时开始相向而行时，发现小车向左运动，分析小车运动的原因，可能是( )

A．若A、B质量相等，A比B速率大 B．若A、B质量相等，A比B速率小

1

C．若A、B速率相等，A比B质量大 D．若A、B速率相等，A比B质量小 答案 AC

解析 A、B两人与车组成的系统动量守恒，开始时系统动量为零；两人相向运动时，车向左运动，车的动量向左，因为系统总动量为零，由动量守恒定律可以知道，A、B两人的动量之和向右，A的动量大于B的动量；如果A、B的质量相等，则A的速度大于B的速度，所以A正确，B错误；如果A、B速率相等，则A的质量大于B的质量，所以C正确，D错误；所以A、C选项是正确的。

5．一辆小车置于光滑水平面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端装一网兜。若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将(空气阻力不计)( )

A．向左移动一段距离停下 C．向右移动一段距离停下 答案 A

解析 弹簧枪发射弹丸后，依靠反冲小车向左运动，当飞行的弹丸落入右端网兜时，因系统水平方向动量守恒，小车又停止。故选项A正确。

6．一质量为M的航天器，正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为( )

A．m＝C．m＝

B．在原位置没动 D．一直向左移动

v2－v0

M v1v2－v0

M v2＋v1

B．m＝D．m＝

M v2＋v1

v2

v2－v0

M v2－v1

答案 C

解析 规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，Mv0＝(M－m)v2－mv1，解得m＝

v2－v0

M，故C正确。 v2＋v1

7．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向射出一物体

P，不计空气阻力，则( )

A．火箭一定离开原来轨道运动 B．P一定离开原来轨道运动 C．火箭运动半径可能不变 D．P运动半径一定减小 答案 A

解析 火箭射出物体P后，由反冲原理火箭速度变大，所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，运动半径增大，A项正确，C项错；P的速率可能减小，可能不变，可能增大，运动存在多种可能性，所以B、D错。

8．如图所示，质量为m、半径为r的小球，放在内半径为R，质量为3m的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上，当小球由图中位置无初速度释放沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离为多少？

2

答案

R－r4

解析 由于水平面光滑，系统水平方向上动量守恒，设任意时刻小球的水平速度大小为

v1Mv1，大球的水平速度大小为v2，由水平方向动量守恒有：mv1＝Mv2，所以＝。若小球达到v2m最低点时，小球的水平位移为x1，大球的水平位移为x2，则＝＝，由题意：x1＋x2＝R－r，解得x2＝

x1v1Mx2v2mR－r4

。

[题组通关练]

9．(1)(多选)小车AB静置于光滑的水平面上，A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，

AB车的质量为M，长为L。质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹

簧压缩，开始时AB与C都处于静止状态，如图所示。当突然烧断细绳，弹簧被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端橡皮泥粘在一起，弹簧的长度及木块C的大小可以忽略，以下说法中正确的是( )

A．如果AB车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒 B．整个系统任何时刻动量都相同

C．当木块相对地运动速度大小为v时，小车相对地运动速度大小为 D．AB车向左运动最大位移大于

(2)一课外科技小组制作一只“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2×10 m/s，喷出水流速度保持为相对地10 m/s。启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是1×10 kg/m。

答案 (1)BC (2)4 m/s

解析 (1)AB与C这一系统合外力为零，系统在整个过程动量守恒，但粘接过程有机械

3

3

3

－4

3

mvMmLM能损失。A错误，B正确；木块速度大小为v时，规定物体C的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得0＝mv＋Mv′，解得小车速度v′＝－，即小车相对地运动速度大小为，C正确；同时该系统属于人船模型，Md＝m(L－d)，所以车向左的最大位移应等于d＝D错误。

(2)“水火箭”喷出水流做反冲运动，设水火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v′。由动量守恒定律得(M－ρQtv1×10×2×10×2×10ρQt)v′＝ρQtv。火箭启动后2 s末的速度为v′＝＝

M－ρQt1.4－1×103×2×10－4×2m/s＝4 m/s。

10．(1)人的质量m＝60 kg，船的质量M＝240 kg，若船用缆绳固定，船离岸1.5 m时，船边沿高出岸h，人从船边沿水平跃出，恰能上岸。若撤去缆绳，人要从船边沿安全水平跃出恰好上岸，船离岸约为(不计水的阻力，人两次消耗的能量相等)( )

A．1.5 m B．1.2 m C．1.34 m D．1.1 m

(2)如图所示，一质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中央，试问玩具蛙相对地面至少以多大的水平速度跳出才能落到地面上？

3

－4

mvMmvMmLmL<，M＋mM

答案 (1)C (2)

ML M＋mg 2h2h。撤去缆

解析 (1)船用缆绳固定时，设人水平跃出的速度为v0，则x0＝v0t，t＝g绳，规定人水平跃出的方向为正方向，由水平方向动量守恒得0＝mv1－Mv2，两次人消耗的121212

能量相等，即动能不变，mv0＝mv1＋Mv2，解得v1＝v0

222m，选项C正确。

(2)玩具蛙和车组成的系统水平方向动量守恒，则

MM＋m，故x1＝v1t＝x0

MM＋m≈1.34 Mv′－mv＝0①

玩具蛙下落时间t＝

2h②

g若玩具蛙恰好落地，则有v′t＋vt＝③

2

L 4

解①②③得：v＝

ML M＋mg。 2h 5