2020学年高中物理第16章动量守恒定律第5节反冲运动火箭课后限时作业含解析新人教版选修3

新人教版高中物理选修3同步作业含解析：
第5节 反冲运动、火箭
1．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
D 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，选项D 正确．
2．一个静止的质量为M 的不稳定的原子核，当它放出一个质量为m 、速度为v 的粒子后，剩余部分的速度为( )
A ．－v
B ．－
m
M －m v
C ．
m
M －m
v D ．－m M
v
B 解析 由动量守恒定律0＝mv ＋(M －m )v ′，v ′＝－
m
M －m
v ． 3．(多选)一个质量为M 的平板车静止在光滑的水平面上，在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人，质量分别为m 1和m 2，当两人相向而行时( )
A ．当m 1＞m 2时，车子与甲运动方向一致
B ．当v 1＞v 2时，车子与甲运动方向一致
C ．当m 1v 1＝m 2v 2时，车子静止不动
D ．当m 1v 1＞m 2v 2时，车子运动方向与乙运动方向一致
CD 解析 取甲、乙两人和平板车为系统，整个系统水平方向所受合力为零，所以系统动量守恒．由于系统开始动量为零，所以总动量始终为零．当m 1＞m 2时，由于不清楚速率
v 1、v 2的关系，即无法确定甲、乙两人动量大小关系，所以不能确定车子运动方向，选项A
错误；当v 1＞v 2时，由于不清楚m 1和m 2的关系，即无法确定甲、乙两人动量大小关系，所以不能确定车子运动方向，选项B 错误；两人速度方向相反，即动量方向相反，当m 1v 1＝m 2v 2时，两人动量和为零，而系统动量为零，所以车子静止不动，选项C 正确；两人速度方向相反，即动量方向相反，当m 1v 1＞m 2v 2时，两人动量之和的方向与甲的动量方向相同，而系统动量为零，所以车子动量的方向与甲的动量方向相反，即车子运动方向与乙运动方向一致，选项D 正确．
4．如图所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M ，顶端高度为h .今有一质量为m 的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )
A ．mh
M ＋m
B ．Mh M ＋m
C ．
mh cot α
M ＋m
D ．
Mh cot α
M ＋m
C 解析 此题属于“人船模型”问题，m 与M 组成的系统在水平方向上动量守恒，设m 在水平方向上对地位移为x 1，M 在水平方向上对地位移为x 2．
因此0＝mx 1－Mx 2， ① 且x 1＋x 2＝h cot α，
②
由①②可得x 2＝
mh cot α
M ＋m
，选项C 正确． 5．如图所示，火炮车连同炮弹的总质量为M ，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v 1
的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m 的炮弹后，火炮车的速度变为v 2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v 0为( )
A ．Mv 1
m B ．M (v 1－v 2)
m C ．
Mv 2
m
D ．
mv 1
M
B 解析 火炮车水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒．设向右为正方向，发射前动量之和为Mv 1，发射后系统的动量之和为(M －m )v 2＋m (v 0＋v 2)，由Mv 1＝(M －m )v 2＋m (v 0＋v 2)，解得v 0＝
Mv 1－(M －m )v 2m －v 2＝M (v 1－v 2)
m
，选项B 正确，A 、C 、D 错误．
6．一装有柴油的船静止于水平面上，若用一水泵把前舱的油抽往后舱，如图所示．不计水的阻力，船的运动情况是( )
A ．向前运动
B ．向后运动
C ．静止
D ．无法判断
A 解析 虽然抽油的过程属于船与油的内力作用，但油的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程，选项A 正确．
7．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S 1、S 2、S 3、S 4(图中未全画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是( )
A ．打开阀门S 1
B ．打开阀门S 2
C ．打开阀门S 3
D ．打开阀门S 4
B 解析 根据反冲特点，当阀门S 2打开时，小车将受到向前的推力，从而向前运动，选项B 正确，A 、
C 、
D 错误．
8．(多选)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Q ，则下列说法正确的是( )
A ．Q 与飞船都可能沿原轨道运动
B ．Q 与飞船都不可能沿原轨道运动
C ．Q 运动的轨道半径可能减小，而飞船的运行半径一定增加
D ．Q 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
CD 解析 根据反冲，飞船的速度一定增大，做离心运动，轨道半径变大；而Q 的速率有三种可能，比原来的大、比原来的小、与原来的相等，由此Q 的轨道半径比原来的大、比原来的小、与原来的相同，都有可能；另外，若对地速度为零，则会竖直下落，选项C 、D 正确．
[能力提升]
9．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重1吨左右)，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而且轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d ，然后用卷尺测出船长L .已知他身体的质量为m ，则小船的质量为( )
A ．mL d
B ．m (L －d )
C ．
m (L －d )
d D ．L d
C 解析 如图所示，设该同学在时间t 内从船尾走到船头，由动量守恒定律知，人、船在该时间内的平均动量大小相等，即m x 人t ＝M d t 又x 人＝L －d 解得M ＝m (L －d )d
，故选项C 正确，A 、B 、D 错误．
10．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 2
m 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
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
，选项C 正确．
11．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，试问玩具蛙对地最小以多大的水平速度跳出才能落到地面上(重力加速度为g )?
解析 蛙和车组成的系统水平方向动量守恒， 则Mv ′－mv ＝0， 蛙下落时间t ＝
2h g
，
若蛙恰好落地，则有v ′t ＋vt ＝L
2，
解得v ＝
ML
2(M ＋m )g 2h ． 答案
ML 2(M ＋m )
g 2h
12．在沙滩上有一木块，质量为M ＝5 kg ，木块上放一爆竹，质量m ＝0.10 kg.点燃爆竹后木块陷入沙中深5 cm ，若沙对木块运动的阻力恒为58 N ，不计爆竹中火药质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度(g 取10 m/s 2
)．
解析 由于火药爆炸时内力远远大于重力，所以爆炸时动量守恒，取向上的方向为正方
向，由动量守恒定律得
mv －Mv ′＝0， ①
木块陷入沙中做匀减速运动到停止，其加速度为
a ＝F －Mg M ＝58－505
m/s 2＝1.6 m/s 2，
木块做匀减速运动的初速度
v ′＝2ax ＝2×1.6×0.05 m/s ＝0.4 m/s ，
②
②代入①式，得v ＝20 m/s ，
爆竹以初速度v 做竖直上抛运动，上升的最大高度为
h ＝v 22g ＝202
20
m ＝20 m ． 答案 20 m。