高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课后集训新人教版选修3_5

5 反冲运动火箭
课后集训
基础达标
1.质量为M的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动.当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时，车子速度将( )
A.减小
B.不变
C.增大
D.无法确定
解析：砂子和小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律，在初状态，砂子落下前，砂子和车都以v0向前运动；在末状态，砂子落下时具有与车相同的水平速度v0，车的速度为v′，由(m+M)v0=mv0+Mv′得v′=v0，车速不变.
答案：B
2.某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计.那么在这段时间内人和船的运动情况是( )
A.人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比
B.人匀加速走动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等
C.不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比
D.人走到船尾不再走动，船则停下
解析：船组成的系统动量守恒，总动量为0，所以不管人如何走动，在任意时刻两者的动量大小相等、方向相反.若人停止运动而船也停止运动，所以选A、C、D.B项错在两者速度大小一定相等，因为人和船的质量不一定相等.
答案：ACD
3.载人气球原静止于高h的空中，气球质量为M，人的质量为m.若人要沿绳梯着地，则绳梯长至少是( )
A.(m+M)h/M
B.mh/M
C.Mh/m
D.h
解析：气球和人组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，人相对地的速度是v，气球相对地的速度是V，有mv-MV=0.人相对地的位移是h，设气球相对地的位移是x，，得，梯子总长度为L=h+x=.
答案：A
4.连同炮弹在内的车停放在水平地面上.炮车和炮弹质量为M，炮膛中炮弹质量为m，炮车与地面间的动摩擦因数为μ，炮筒的仰角为α.设炮弹以速度v0射出，那么炮车在地面上后退的距离为____________.
解析：在发炮瞬间，炮车与炮弹组成的系统在水平方向上动量守恒0=mv0cosα-(M-m)v，所
以.发炮后，炮车受地面阻力作用而做匀减速运动，利用运动学公式v2-v02=2ax，其中v=0，=-μg，所以.
答案：
5.两质量均为M的冰船A、B静止在光滑冰面上，轴线在一条直线上，船头相对，质量为m 的人从A船跳入B船，又立刻跳回.A、B两船最后的速度之比是____________.
解析：根据0=(M+m)v A-Mv B，所以.
答案：
综合运用
6.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，空气反作用力推动火箭
B.火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
C.火箭发动机用力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
D.火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
解析：火箭的原理是燃烧燃料，向后喷出气体，气体对火箭有一个向上的反作用力推动火箭. 答案：C
7.在空中飞行的一炮弹，其质量M=12 kg，当炮弹上升至最高点时，水平速度为v0=200 m/s，突然炸裂成A、B两块，A的质量为m1=4 kg、速度为v1=400 m/s，则炸裂后B的速度为____________，从炸裂到落地的过程中A、B飞行的水平距离之比为____________.
解析：根据动量守恒有Mv0=m1v1+m2v2，所以v2=100 m/s.A、B两块做平抛运动，下落时间是相等的，所以水平距离之比就为水平初速度之比4∶1.
答案：100 m/s 4∶1
拓展探究
8.如图16-5-3所示，在沙堆表面放置一长方形木块A，其上面再放一个质量为m=0.10 kg 的爆竹B，木块的质量为M=6.0 kg.当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h=5 cm，而木块所受的平均阻力为F f=80 N.若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，g取10 m/s2，求爆竹能上升的最大高度.
图16-5-3
解析：爆竹爆炸瞬间，木块获得的瞬时速度v可由牛顿第二定律和运动学公式求得
F f-Mg=Ma,a= m/s2,
爆竹爆炸过程中，设爆竹获得的速度为v0,爆竹木块系统动量守恒Mv-mv0=0
爆竹上升的最大高度
答案：60 m。