高中物理 第16章 第5节反冲运动 火箭检测试题 新人教版选修35

"【成才之路】2014-2015学年高中物理第16章第5节反冲运动火箭检测试题新人教版选修3-5 "
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．下列不属于反冲运动的是( )
A．喷气式飞机的运动B．直升机的运动
C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动
答案：B
解析：直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动。

2．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是( )
A．打开阀门S1B．打开阀门S2
C．打开阀门S3D．打开阀门S4
答案：B
解析：据水和车系统动量守恒，原来系统动量为0，由0＝m水v水＋m车v车知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出。

3．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
答案：B
解析：火箭工作的原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得的反冲速度，故正确答案为选项B。

4．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则不可行的办法是( )
A．步行
B．挥动双臂
C．在冰面上滚动
D．脱去外衣抛向岸的反方向
答案：ABC
解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。

5．假设一个小型宇宙飞船沿人造地球卫星的轨道在高空中绕地球做匀速圆周运动，如果飞船沿其速度相反的方向抛出一个质量不可忽略的物体A，则下列说法正确的是( ) A．A与飞船都可能沿原轨道运动
B．A与飞船都不可能沿原轨道运动
C．A运动的轨道半径可能减小，也可能增加
D．A可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径将增大
答案：BCD
解析：抛出物体A后，由反冲原理知飞船速度变大，所需向心力变大，从而飞船做离心运动离开原来轨道，半径增大；物体A的速率可能比原来的速率大，也可比原来的速率小或相等，也可能等于零从而竖直下落。

二、非选择题
6.某学习小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力。

现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？
答案：
Δmv1
m1＋m2－Δm
解析：由动量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1＝0
得：v船＝Δmv1
m1＋m2－Δm。

7.小车静置在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，人站在车的一端，靶固定在车的另一端，枪离靶的距离为d，如图所示。

已知车、人、靶和枪的总质量为M(不包括子弹)，每颗子弹质量为m，共n发，每颗子弹击中靶后，就留在靶内，且待前一发击中靶后，再打下一发。

打完n发后，小车移动的距离为多少？
答案：s＝nmd
M＋nm
解析：由题意知系统动量守恒，前一发击中靶后，再打下一发，说明发射后一颗子弹时，车已经停止运动。

每发射一颗子弹，车后退一段距离。

每发射一颗子弹时，子弹动量为mv，
由动量守恒定律有：
0＝mv －[M ＋(n －1)m ]V
mv ＝[M ＋(n －1)m ]V
设每发射一颗子弹车后退x ，则子弹相对于地面运动的距离是(d －x )，由动量守恒定律有：
m (
d －x t )＝[M ＋(n －1)m ]x
t
解得：x ＝
md M ＋nm ，则打完n 发后车共后退s ＝nmd
M ＋nm。

能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．装有炮弹的大炮总质量为M ，炮弹的质量为m ，炮筒水平放置，炮弹水平射出时相对炮口的速度为v 0，则炮车后退的速度大小为( )
A.m
M
v 0 B.
mv 0
M ＋m
C.
mv 0
M －m
D ．v 0
答案：A
解析：设炮车后退速度大小为v 1，则炮弹对地的水平速度大小为(v 0－v 1)，根据动量守恒定律，(M －m )v 1＝m (v 0－v 1)，所以v 1＝m
M
v 0。

故正确答案为A 。

2.质量为m 、半径为R 的小球，放在半径为2R 、质量为2m 的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上。

当小球从如图所示的位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离是( )
A.R 2
B.R 3
C.R
4 D.R
6
答案：B
解析：由水平方向平均动量守恒有：mx 小球＝2mx 大球，又x 小球＋x 大球＝R ，所以x 大球＝1
3R 。

3．一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动。

探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是( )
A ．探测器加速运动时，向后喷射
B ．探测器加速运动时，竖直向下喷射
C ．探测器匀速运动时，竖直向下喷射
D ．探测器匀速运动时，不需要喷射 答案：C
解析：探测器加速运动时，重力与喷气获得的反作用力的合力应向前，所以A 、B 错，探测器匀速运动时，所受合力应为零，C 对D 错。

4.如图所示，装有炮弹的火炮总质量为m 1，炮弹的质量为m 2，炮弹射出炮口时对地的速率为v 0，若炮管与水平地面的夹角为θ，则火炮后退的速度大小为(设水平面光滑)( )
A.m 2m 1
v 0 B.
m 2v 0
m 1－m 2
C.
m 2v 0cos θ
m 1－m 2
D ．
m 2v 0cos θ
m 1
答案：C
解析：炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0＝m 2v 0cos θ－(m 1－m 2)v 得v ＝
m 2v 0cos θ
m 1－m 2
，故选项C 正确。

5．A 、B 两船的质量均为M ，它们都静止在平静的湖面上，当A 船上质量为M
2的人以水平
速度v 从A 船跳到B 船，再从B 船跳回A 船。

设水对船的阻力不计，经多次跳跃后，人最终跳到B 船上，则( )
A ．A 、
B 两船的速度大小之比为3 2 B ．A 、B (包括人)动量大小之比为1 1
C ．A 、B (包括人)动量之和为零
D ．因跳跃次数未知，故以上答案均无法确定 答案：ABC
解析：选A 船、B 船和人这三个物体为一系统，则它们的初始总动量为0。

由动量守恒定律可知，系统以后的总动量将一直为0。

选最终B 船的运动方向为正方向，则由动量守恒定律可得：0＝(M ＋M
2
)v B ＋Mv A
解得：v B ＝－2
3
v A
所以A 、B 两船的速度大小之比为32，选项A 正确。

A 和B (包括人)的动量大小相等，方向相反，动量大小之比为11，选项B 正确。

由于系统的总动量始终守恒为零，故A 、B (包
括人)动量之和也始终为零，选项C 正确。

二、非选择题
6．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2×10－4m 3
/s ，喷出速度保持为对地10m/s 。

启动前火箭总质量为1.4kg ，则启动2s 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103
kg/m 3。

答案：4m/s
解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为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 －ρQt )v ′＝ρQtv 火箭启动后2s 末的速度为
v ′＝ρQtv M －ρQt ＝103×2×10－4
×2×10
1.4－103×2×10－4
×2m/s ＝4m/s 7．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箱边缘沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A 点，距货箱水平距离为l ＝4m ，如图所示。

人的质量为m ，车连同货箱的质量为M ＝4m ，货箱高度为h ＝1.25m 。

求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大。

答案：1.6m/s
解析：人从货箱边跳离的过程，系统(人、车和货箱)水平方向动量守恒，
设人的水平速度是v 1，车的反冲速度是v 2，取向右为正方向，则mv 1－Mv 2＝0，解得v 2
＝1
4
v 1， 人跳离货箱后做平抛运动，车以v 2做匀速运动，运动时间为t ＝
2h g
＝
2×1.25
10
s
＝0.5s 。

在这段时间内人的水平位移s 1和车的位移s 2分别为s 1＝v 1t ，s 2＝v 2t ，由图可知，s 1＋
s 2＝l
即v 1t ＋v 2t ＝l ，则v 2＝l 5t ＝4
5×0.5
m/s ＝1.6m/s 。