物理选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭随堂练习题

6　反冲现象　火箭

考点一　反冲现象的理解和应用

1．物理在生活和生产中有广泛应用，以下实例没有利用反冲现象的是(　　)

A．乌贼喷水前行　　　　B．电风扇吹风

C．火箭喷气升空　　　　D．飞机喷气加速

2．(2022·山东菏泽市高二期末)乌贼游动时，先把水吸入体腔，然后收缩身体，通过身体上的小孔向外喷水，使身体向相反方向快速移动。某次静止的乌贼在瞬间喷出的水的质量占喷水前自身总质量的，喷水后乌贼获得的速度为8 m/s，则喷出的水的速度大小为(　　)

A．72 m/s   B．80 m/s 

C．88 m/s   D．60 m/s

考点二　火箭工作原理

3．(2023·江苏苏州市高二期中)关于火箭下列说法正确的是(　　)

A．火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭反作用力的结果

B．为了提高火箭的速度，实际上可以不断的增加火箭的级数

C．火箭喷出燃气速度越大，火箭本身质量与喷出物质质量之比越大，火箭获得速度越大

D．火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能

4.(2022·江苏省海头高级中学期末)2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后，最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆，设着陆器总质量为M，极短时间内瞬间喷射的燃气质量是m，为使着陆器经一次瞬间喷射燃气后，其下落的速率从v0减为v，需要瞬间喷出的燃气速率约为(　　)

A．v0－v   B．(v0－v)

C．(v0－v)＋v   D.

5．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将神舟十二号载人飞船送入预定轨道。如果长征二号F遥十二运载火箭(包括载人飞船、航天员和燃料)的总质量为M，竖直向上由静止开始加速，每次向下喷出质量为m的燃气，燃气被喷出时相对地面的速度大小均为v，则第5次喷出燃气的瞬间，运载火箭速度大小为(忽略重力的影响)(　　)

A.   B.

C．()5v   D．()5v

考点三　人船模型

6.(2022·江苏无锡外国语学校高二期中)有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计一吨左右)，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，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长L，已知他自身的质量为m，则渔船的质量(　　)

A.   B.

C.   D.

7.如图所示，大气球质量为25 kg，载有质量为50 kg的人，静止在空气中距地面20 m高的地方，气球下方悬挂一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则绳长至少为(不计人的身高，可以把人看作质点)(　　)

A．60 m   B．40 m

C．30 m   D．10 m

考点四　爆炸问题

8．一质量为m的炮弹在空中飞行，运动至最高点时炸裂成质量相等的甲、乙两块，爆炸前瞬间炮弹速度为v，方向水平向右，爆炸后甲的速度为2v，方向水平向左。爆炸过程中转化为动能的化学能是(　　)

A.mv2   B．mv2

C.mv2   D．5mv2

9.如图所示，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.  B.  C.  D.

10.(2022·江苏扬州市丁沟中学高二期中)如图将一质量为m的小球，从放置在光滑水平地面上质量为M的光滑半圆形槽的槽口A点由静止释放经过最低点B运动到C点，下列说法中正确的是(　　)

A．小球运动到圆形槽右侧最高点一定与A点等高

B．从B运动到C，半圆形槽和小球组成的系统动量守恒

C．从A到B再到C，C点可能是小球运动的最高点

D．从A到B，半圆形槽运动的位移一定大于小球在水平方向上运动的位移

11.如图所示，光滑水平面上有三个滑块A、B、C，质量关系是mA＝mC＝m、mB＝。开始时滑块B、C紧贴在一起，中间夹有少量炸药，处于静止状态，滑块A以速度v0正对B向右运动，在A与B碰撞之前，引爆B、C间的炸药，炸药爆炸后B与A迎面碰撞，最终A与B粘在一起，以速度v0向左运动。

(1)求炸药爆炸过程中炸药对C的冲量大小；

(2)炸药的化学能有多少转化为机械能？

12.如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为M，杆顶系一长为l的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，重力加速度为g，求：

(1)小球摆到最低点时小球速度的大小；

(2)小球摆到最低点时小车向右移动的距离。

13.(2022·江苏海安县实验中学高二阶段练习)如图所示，小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块(视为质点)在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点，已知小车的质量为2m，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　)

A．滑块运动过程中的最大速度为

B．整个运动过程中，小车和滑块组成的系统动量守恒

C．整个运动过程中，小车的位移大小为

D．滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ>

6　反冲现象　火箭

1．B　[乌贼喷水前行、火箭喷气升空、飞机喷气加速都是利用了反冲原理；而电风扇吹风不是反冲，故选B。]

2．A　[设乌贼瞬间喷出的水的质量为m，则喷水前乌贼质量为10m，喷水后质量为9m，设喷出的水的速度为v1，喷水后乌贼获得的速度为v2，根据动量守恒定律有0＝mv1＋9mv2，将v2＝8 m/s代入可得v1＝－72 m/s，负号表示喷水方向与乌贼身体运动方向相反，故B、C、D错误，A正确。]

3．D　[火箭点火，加速上升离开地面过程中，并不是地面对其的反作用力作用的结果，而是气体对其的作用力使其加速上升，故A错误；火箭的级数不可以无限增加，因为增加级数会增大火箭质量，故B错误；设喷出物质质量为m，v1为燃气速度，火箭本身质量为M，v2为火箭速度，规定向下为正方向，根据动量守恒有mv1＝Mv2，则有v2＝，火箭喷出燃气速度v1越大，火箭本身质量与火箭喷出物质质量之比越小，火箭获得速度越大，故C错误；根据能量守恒可知火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能，故D正确。]

4．C　[喷射燃气的过程系统动量守恒，有Mv0＝(M－m)v＋mv′，解得v′＝(v0－v)＋v，故选C。]

5．A　[设第5次喷出燃气的瞬间运载火箭的速度为v1，此时运载火箭的质量为M－5m，忽略重力影响，运载火箭喷气过程系统动量守恒，有(M－5m)v1＝5mv，解得v1＝，故选A。]

6．D　[因水平方向系统动量守恒，可知人运动的位移为L－d，由动量守恒定律可知m(L－d)＝Md

解得船的质量为M＝，故选D。]

7．A　[人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度大小为v1，气球的速度大小为v2，运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，以向下为正方向，由动量守恒定律得m1v1－m2v2＝0，则m1－m2＝0，解得x气球＝2x人＝40 m，则绳子长度L＝x气球＋x人＝40 m＋

20 m＝60 m，即绳长至少为60 m，故选A。]

8．C　[爆炸瞬间内力远大于外力，以水平向右为正方向，由动量守恒定律有mv＝－·2v＋·v′，

解得爆炸后乙的速度v′＝4v，

根据能量守恒定律有

ΔE＝×·(2v)2＋··(4v)2－mv2

解得ΔE＝mv2，故C正确。]

9．B　[由水平方向动量守恒有mx小球－2mx大球＝0，又x小球＋x大球＝R，联立解得x大球＝，B正确。]

10．A　[系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，结合能量守恒定律知，小球刚好能运动到右侧最高点，此时两物体速度都为零，故A正确，C错误；从B到C，两物体在竖直方向上有合外力，系统的动量不守恒，但是在水平方向上，两物体的受力等大反向，故两物体组成的系统在水平方向上动量守恒，故B错误；从A到B，在水平方向上，两物体的受力等大反向，故两物体组成的系统在水平方向上动量守恒，有mv1＋Mv2＝0，两边同乘于时间t，有mx1＋Mx2＝0，故两物体的位移大小与两物体的质量成反比，题中未给出两物体的质量大小关系，故无法判断两物体的位移大小关系，故D错误。]

11．(1)mv0　(2)mv02

解析　(1)全过程中A、B、C组成的系统动量守恒，设向右为正方向。

mAv0＝－(mA＋mB)v0＋mCvC

炸药对C的冲量：I＝mCvC－0

解得I＝mv0

(2)炸药爆炸过程中B和C组成的系统动量守恒，设向右为正方向，有mCvC－mBvB＝0

根据能量守恒定律：ΔE＝mBvB2＋mCvC2

解得ΔE＝mv02。

12．(1)　(2)

解析　(1)取水平向右为正方向，设当小球到达最低点时其速度大小为v1，此时小车的速度大小为v2，根据动量守恒定律与能量守恒定律得0＝Mv2－mv1，mgl＝mv12＋Mv22

解得v1＝

(2)当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为x1，小车向右移动的距离为x2，根据动量守恒定律，有：

m＝M，而且x1＋x2＝l

解得：x2＝。

13．C　[当滑块到达B点时速度最大，以滑块速度方向为正方向，由水平方向动量守恒有0＝mv1－2mv2，此过程由机械能守恒定律有mgR＝mv12＋×2mv22，解得v1＝，A错误；滑块由A运动到B过程中，系统所受外力的合力不为0，系统在水平方向所受外力的合力为0，则小车和滑块组成的系统动量不守恒，但是小车和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒，B错误；由水平方向动量守恒的位移表达式有0＝mx1－2mx2，又由于x1＋x2＝R＋L，解得x2＝，C正确；根据能量守恒定律可得mgR＝μmgL，解得μ＝，D错误。]