高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭精品同步测试题

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1.6 反冲现象 火箭（1）-爆炸问题培优第一阶——基础过关练1．向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当炮弹的速度v0恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，则（　　）A．b的速度方向一定与原来速度方向相反B．从炸裂到落地的这段时间内，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受到的爆炸力比b的大【答案】C【详解】A．炮弹炸裂前后动量守恒，选定v0的方向为正方向，有mv0=mava+mbvb显然vb>0、vb<0、vb=0都有可能，故A错误；BC．vb>va、vb<va也都有可能，爆炸后，a做平抛运动，b做平抛运动或自由落体运动，a、b下落高度相同，则运动的时间相等，飞行的水平距离与速度大小成正比，故B错误，C正确；D．炸裂过程中，a、b之间的力为相互作用力，a受到的爆炸力与b的一样大，故D错误。故选C。2．燃放爆竹是我国传统民俗，春节期间，某人斜向上抛出一个爆竹，到最高点时速度大小为v0，方向水平向东，并炸开成质量相等的三块碎片a、b、c，其中碎片a的速度方向水平向东，忽略空气阻力，以下说法正确的是（　　）A．炸开时，若碎片b的速度方向水平向西，则碎片c的速度方向可能水平向南B．炸开时，若碎片b的速度为零，则碎片c的速度方向一定水平向西C．炸开时，若碎片b的速度方向水平向北，则三块碎片一定同时落地D．炸开时，若碎片a、b的速度等大反向，则碎片c落地时的速度可能等于3v0【答案】C【详解】A．到最高点时速度大小为v0，方向水平向东，则总动量向东；炸开时，若碎片b的速度方向水平向西，碎片c的速度方向水平向南，则违反动量守恒定律，故A错误；B．炸开时，若碎片b的速度为零，根据动量守恒定律，碎片c的速度方向可能水平向东，故B错误；C．三块碎片在竖直方向上均做自由落体运动，一定同时落地，故C正确；D．炸开时，若碎片a、b的速度等大反向，根据动量守恒定律3mv0＝mvc解得vc＝3v0碎片c落地时速度的水平分量等于3v0，其落地速度一定大于3v0，故D错误。故选C。3．在光滑的水平面上有静止的物体A和B，物体A的质量是B的2倍，两物体与中间用细绳束缚的处于压缩状态的轻质弹簧相连。当把细绳剪断，弹簧在恢复原长的过程中（　　）A．A的速率是B的2倍 B．A的动量大小大于B的动量大小C．A受到的合外力大于B受到的合外力 D．A、B组成的系统的总动量为零【答案】D【详解】ABD．根据题意可知，弹簧在恢复原长的过程中，两物体与弹簧组成的系统动量守恒，规定水平向左为正方向，则有即由于物体A的质量是B的2倍，故A的速率是B的，故AB错误，D正确；C．A、B受到的合外力大小均等于弹簧弹力，故C错误。故选D。4．一枚在空中飞行的火箭，质为m，在某点的速度大小为v方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点炸裂成两块，如图所示，其中m1的一块沿着与v相反的方向飞出，速度大小为v1。（1）出炸裂后另一块的速度大小v2；（2）求炸裂过程中燃气对炸裂后另一块的冲量I。【答案】（1）； （2） ，方向与v的方向一致【详解】（1）根据动量守恒定律得解得（2）根据动量定理得解得方向与v的方向相同。5．一质量为0.3 kg的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升到离地20m高处时速度为零，此时弹中火药爆炸将烟花弹炸为大、小两块，大、小两块烟花弹分别获得水平向左、水平向右的速度，大块质量为小块质量的2倍，大、小两块烟花弹获得的动能之和也为E，爆炸时间极短，重力加速度g取10 m/s2，=1.4，不计空气阻力和火药的质量，释放烟花弹位置的水平面足够大。求：（1）开始时烟花弹获得的动能E；（2）落地后大、小两块烟花弹之间的距离。【答案】（1）60 J；（2）84m【详解】（1）由机械能守恒有 解得 （2）烟花弹在最高点爆炸，设水平向左为正方向，由动量守恒有由能量守恒有烟花弹做竖直上抛运动，有大、小两块烟花弹均做平抛运动，落地后大、小两块烟花弹之间的距离为 联立解得 培优第二阶——拓展培优练6．（多选）如图，一质量为2m、半径为R的四分之一光滑圆弧槽，放在光滑的水平面上，底端B点切线水平，有一质量为m、可视为质点的小球由槽顶端A点静止释放。不计空气阻力，在小球下滑至槽底端B点的过程中，下列说法正确的是（　　）A．若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统动量守恒B．若圆弧槽不固定，小球水平方向的位移大小为C．圆弧槽固定和不固定两种情形下，小球滑到B点时的速度之比为D．圆弧槽固定和不固定两种情形下，圆弧槽对地面的最大压力之比为9:7【答案】BC【详解】A．若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒，A错误；B．若圆弧槽不固定，对小球和槽组成的系统水平方向动量守恒，则解得小球水平方向移动的位移为B正确；C．圆弧槽固定时小球滑到B点时的速度圆弧槽不固定情形下，由动量守恒和能量关系可知解得则圆弧槽固定和不固定情形下，小球滑到B点时的速度之比为C正确；D．由C中分析可知，若圆弧槽固定，小球到达底端时解得则圆弧槽对地面的最大压力为若圆弧槽不固定，小球到达底端时解得则圆弧槽对地面的最大压力为圆弧槽固定和不固定两种情形下，圆弧槽对地面的最大压力之比为D错误。故选BC。7．（多选）如图所示，在光滑的水平桌面上静止两个等大的小球，其质量分别为 M = 0.6 kg、m = 0.2 kg，其中间夹着一个被锁定的压缩轻弹簧（弹簧与两球不相连），弹簧具有 Ep=10.8J的弹性势能。现解除锁定，球 m 脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为 R=0.4 m 竖直放置的光滑半圆形固定轨道，g 取 10 m/s2则下列说法正确的是（　　）A．两球刚脱离弹簧时，球m获得的动能比球 M 小B．球 m 在运动达到轨道最高点速度大小为 2m/sC．球 m 离开半圆形轨道后经过 0.4s 落回水平地面D．球 m 经过半圆形轨道的最低点和最高点时，对轨道的压力差为12N【答案】CD【详解】A．由动量守恒得，M、m动量大小相同，由得质量小的物体动能大，选项A错误；B．由得，两物体动能比为1：3，故m的初动能为m获得的速度为v0=9m/s即到达B点的速度vB=9m/s，由动能定理可得解得m达到圆形轨道顶端的速度选项B错误；C．由自由落体公式可得下降时间为选项C正确；D．m在圆形轨道上端时在下端时则在上下两端压力差为选项D正确。故选CD。8．（多选）如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着处于静止状态，在剪断细绳两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是（　　）A．两滑块的动能之比B．两滑块的动量大小之比C．两滑块的速度大小之比D．弹簧对两滑块做功之比【答案】AB【详解】B．在剪断细绳两滑块脱离弹簧的过程中由动量守恒定律可知B正确；C．在剪断细绳两滑块脱离弹簧的过程中动量守恒得两滑块的速度大小之比为C错误；A．两滑块的动能之比A正确；D．由动能定理的D错误；故选AB。 9．静止在水平地面上可视为质点的两小物块A、B，质量分别，；两者之间夹有少量炸药，A与其右侧的竖直墙壁距离l=2.0m，如图所示。某时刻，将炸药引爆，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为。炸开后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度取。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。求：（1）炸开瞬间A、B的速度大小；（2）A与B之间的最终距离是多少。 【答案】（1），；（2）0.25m【详解】（1）设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB，以向右为正方向，由动量守恒定律和题给条件有联立解得（2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，二者运动的过程中，若A一直向右运动，一直到停止，则对A由动能定理可得解得因为运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞，则说明A恰好回到原位置时速度减为零。对B分析有，从炸开到停下来，B的位移为代入数据可得所以最终B位于出发点左边0.25m处，A恰好回到原位置，所以最终两物块之间的距离s为10．两质量均为m的相同物块紧密相连，中间放有少量火药，在足够长水平地面上以初速度开始运动，物块与水平地面的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。当物块一起运动时间为时，火药爆炸将两物块炸开，有的化学能转化为两物块的动能，且爆炸后两物块均沿水平方向运动。爆炸时间极短。求：（1）火药爆炸前瞬间两物块的速度大小；（2）两物块炸开后均停止运动时两物块间的距离。 【答案】（1）；（2）【详解】（1）对于两物块根据牛顿第二定律得根据匀变速运动的规律有（2）火药爆炸后，两物块均沿水平方向运动，设炸后瞬间B、A物块速度分别为和，根据动量守恒定律有根据能量守恒定律有解得向左运动向右运动（另一组解与题意不符，舍去）火药爆炸后物块A向右运动的距离火药爆炸后物块B向左运动的距离两物块炸开后均停止运动时两物块间的距离11．如图所示，m1=0.2kg的小球1和m2=0.5kg的小球2通过细线连接，两球之间有一压缩状态的轻弹簧（小球和弹簧不拴接），静止于光滑平台上，平台高度BD=0.8m，现烧断细线，两小球在弹簧弹力作用下分离，小球2离开平台落在水平地面的C点，DC=1.6m，小球1向左运动进入一半径R=1m的光滑圆轨道，g=10m/s2，求：（1）细线烧断前系统的弹性势能；（2）小球1到达圆轨道最高点A时对轨道压力的大小。【答案】（1）14J；（2）10N【详解】（1）由题意，小球2离开B点做平抛运动的时间为弹簧弹开后小球2获得的初速度大小为设弹簧弹开后小球1获得的初速度大小为v1，弹簧弹开两小球的过程中，两小球和弹簧组成的系统所受合外力为零，则解得根据机械能守恒定律可知细线烧断前系统的弹性势能为（2）设小球1到达圆轨道最高点A时的速度大小为v1A，根据动能定理有小球1到达圆轨道最高点A时受轨道支持力大小为FN，根据牛顿第二定律有联立以上两式解得根据牛顿第三定律可知此时小球1对轨道压力的大小为10N。