2020版高中物理 16.5 反冲运动 火箭分层达标训练 新人教版选修3-5

2020版高中物理 16.5 反冲运动 火箭分层达标训练 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 16.5 反冲运动 火箭分层达标训练 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.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.燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭 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，然后向后排出，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 ‎2.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 ‎3.某同学想用气垫导轨模拟“人在船上走”模型。该同学到实验室里，将一质量为M的滑块置于长为L的导轨上并接通电源。该同学又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端。下面说法正确的是( )‎ A.只有蜗牛运动，滑块不运动 B.滑块运动的距离是 C.蜗牛运动的位移是滑块的倍 D.滑块与蜗牛运动的距离之和为L ‎4.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的水平面上，当小球从图示位置无初速度地沿大球壁滚到最低点时，大球移动的距离是多少?‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.如图所示，质量为M的密闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是( )‎ A.保持静止不动 B.向左移动一定距离后恢复静止 C.最终向左做匀速直线运动 D.先向左移动，后向右移动回到原来位置 ‎2.(2020·宁波高二检测)载人气球原静止于高度为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( )‎ ‎3.光子的能量为hν，动量大小为hν/c，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只放出一个γ光子，则衰变后的原子核( )‎ A.仍然静止 B.沿着与光子运动方向相同的方向运动 C.沿着与光子运动方向相反的方向运动 D.可能向任何方向运动 ‎4.春节期间孩子们玩“冲天炮”，有一只被点燃的“冲天炮”喷出气体竖直向上运动，其中有一段时间内“冲天炮”向上做匀速直线运动，在这段时间内“冲天炮”的有关物理量将是( )‎ A.合外力不变 B.反冲力变小 C.机械能可能变大 D.动量变小 ‎5.一质量为6×‎103 kg的火箭从地面竖直向上发射，若火箭喷射燃料气体的速率(相对于火箭)为‎103 m/s，求：‎ ‎(1)每秒喷出多少气体，产生的推力才能克服火箭的重力?‎ ‎(2)每秒喷出多少气体，才能使火箭在开始时有‎20 m/s2的加速度(取g=‎10 m/s2)？‎ ‎6.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多少？‎ ‎7.如图是多级火箭示意图，发射时，先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。多级火箭能及时地把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能达到很高的速度，可用来发射洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船等。试通过计算说明火箭不是一次把燃气喷完，而是逐渐向后喷气以获得更大反冲速度的道理。(每次喷出的气体相对火箭的速度是相同的,不计火箭壳体质量)‎ 答案解析 ‎【课堂训练】‎ ‎1.【解题指南】本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气。‎ ‎【解析】选B。火箭的工作原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾部迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B。‎ ‎2.【解析】选D。因为冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律知，抛出物体获得反冲速度能够到达岸边。‎ ‎3.【解析】选C、D。根据“人在船上走”模型易得滑块的位移为蜗牛运动的位移为C和D正确。‎ ‎4.【解析】设小球相对于地面移动的距离为s1,大球相对于地面移动的距离为s2，运动时间为t,则由动量守恒定律得 s1+s2=R,解得。‎ 答案：‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.【解析】选B。突然撤去隔板，气体向右运动，汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时，它们之间的作用结束。由动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零，结束时总动量必为零，汽缸和气体都将停止运动，故B正确。‎ ‎2.【解析】选A。设人相对地的速度是v，气球相对地的速度是v′，气球和人组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，有mv-Mv′=0。人相对地的位移是h，设气球相对地的位移是x，则 得 故绳梯总长度。‎ ‎3.【解析】选C。原子核在放出γ光子过程中，系统动量守恒，而系统在开始时总动量为零，因此衰变后的原子核运动方向与γ光子运动方向相反。‎ ‎4.【解析】选A、B、C、D。由竖直匀速上升可知，选项A和C是正确的。在匀速上升的过程中隐含有燃料燃烧喷出气体的现象，“冲天炮”的质量必然减小，所以选项B和D也是对的。‎ ‎5.【解析】(1)火箭所需推力最小值为火箭的重力，此推力是喷出的气体给的，取Δt时间内喷出气体质量为Δm，‎ 则FΔt=Δmv0，F=Mg，‎ 所以。‎ ‎(2)由(1)知 答案：(1)‎60 kg (2)‎‎180 kg ‎6.【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vt2-v2=2as，其中vt=0，‎ 所以。‎ 答案：‎ ‎【总结提升】求解“人船模型”问题的方法 ‎(1)“人船模型”问题中，两物体的运动特点是：“人”走“船”行，“人”停“船”停。‎ ‎(2)问题中的“船长”通常理解为“人”相对“船”的相对位移。在求解过程中应讨论的是“人”及“船”相对地的位移，即相对于同一参照物的位移。‎ ‎(3)要画好“人”“船”移动示意图，还要特别注意两个物体相对于地面的移动方向。‎ ‎7.【解析】设运载物的质量为M，燃料的质量为m，燃料以相对于运载物的速率v1′向后喷气。‎ 如果三级火箭一次把燃料喷完，设运载物获得的速度为v，由动量守恒定律得0=Mv+‎3m(v-v'1)，即 如果三级火箭逐渐向后喷气后，运载物获得的速度依次为v1、v2、v3，则根据动量守恒定律有 第一级火箭喷完气后(M+‎2m)v1+m(v1-v'1)=0‎ 得 第二级火箭喷完气后(M+m)v2+m(v2-v'1)=(M+‎2m)v1‎ 得 第三级火箭喷完气后Mv3+m(v3-v'1)=(M+m)v2,得 所以 而 由于所以v3>v。‎ 答案：见解析