2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 第四節(jié) 反沖運動自我小測 粵教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 第四節(jié) 反沖運動自我小測 粵教版選修3-5 1下面屬于應(yīng)用反沖運動的有(　　) A．噴氣式飛機正在飛行 　　 B．反擊式水輪機的轉(zhuǎn)動 C．電扇葉片的轉(zhuǎn)動 D．火箭發(fā)射人造衛(wèi)星 2車廂停在光滑的水平軌道上，車廂后面的人對前壁發(fā)射一顆子彈，設(shè)子彈質(zhì)量為m，射出時的速度為v，車廂和人的質(zhì)量為M，則子彈陷入前車壁后，車廂的速度為 (　　) A.　向前 B.　向后 C.　向前 　 D．0 3如圖1－4－2所示，質(zhì)量為M的氣缸置于光滑的水平地面上，缸內(nèi)有一隔板P，隔板右側(cè)是真空，左側(cè)是質(zhì)量為m的高壓氣體，若將隔板突然抽去，則氣缸的運動情況是(　　) 圖1－4－2 A．保持靜止不動 B．向左移動一段距離后又靜止 C．向左移動一段距離后繼而向左勻速運動 D．先向左移動，后向右移動回到原來位置 4質(zhì)量為M的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)它以速度v放出質(zhì)量為m的粒子時(設(shè)v方向為正)，剩余部分速度為(　　) A. 　 B．－ C．－ 　 D．－ 5如圖1－4－3所示，自行火炮連同炮彈的總質(zhì)量為M，當(dāng)炮管水平，火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中，發(fā)射一枚質(zhì)量為m的炮彈后，自行火炮的速度變?yōu)関2，仍向右行駛，則炮彈相對炮筒的發(fā)射速度v0為(　　) 圖1－4－3 A. B. C. D. 6質(zhì)量為m、半徑為R的小球，放在半徑為2R、質(zhì)量為2m的大空心球內(nèi)，大球開始靜止在光滑的水平面上，當(dāng)小球從圖1－4－4所示位置，無初速度地沿大球內(nèi)壁滾到最低點時，大球移動的距離為(　　) 圖1－4－4 A．R/2　　 　B．R/3 　 C．R/5　 　　D．R/6 7一質(zhì)量為6103 kg的火箭從地面豎直向上發(fā)射，若火箭噴射燃料氣體的速度(相對于火箭)為103 m/s，求：(g取10 m/s2) (1)每秒鐘噴出多少氣體才能有克服火箭重力所需的推力？ (2)每秒鐘噴出多少氣體才能使火箭在開始時有20 m/s2的加速度？ 8在光滑水平桌面上，有一長為l＝2 m的木板C，它的兩端各有一擋板，C的質(zhì)量mC＝5 kg，在C的正中央并排放著兩個可視為質(zhì)點的滑塊A、B，質(zhì)量分別為mA＝1 kg，mB＝4 kg，開始時A、B、C都靜止，并且AB間夾有少量的塑膠炸藥，如圖1－4－5所示．炸藥爆炸使得A以6 m/s的速度水平向左運動，如果A、B與C間的摩擦可忽略不計，兩滑塊中任一塊與擋板碰撞后都與擋板結(jié)合成一體，爆炸和碰撞時間都可忽略．求： 圖1－4－5 (1)當(dāng)兩滑塊都與擋板相撞后，板C的速度是多大？ (2)到兩個滑塊都與擋板碰撞為止，板的位移大小和方向如何？ 9(探究)通過實驗探究影響小火箭反沖速度大小的因素是什么． 參考答案 1解析：A中噴氣式飛機是依靠向后噴出高速氣體獲得的反沖力作為動力，故A屬反沖運動；反擊式水輪機是靠水流過水輪機葉片時的反沖作用而轉(zhuǎn)動，故屬反沖運動；電扇葉片的轉(zhuǎn)動是靠電扇電動機帶動的，因而不是反沖運動；火箭發(fā)射人造衛(wèi)星是靠火箭向后噴出高速氣體而獲得向前的動力，把衛(wèi)星送到預(yù)定軌道上的，也屬反沖運動． 答案：ABD 2解析：在車廂、人、子彈組成的系統(tǒng)中，合外力為零，因此作用過程及作用前后系統(tǒng)總動量守恒．人發(fā)射子彈前系統(tǒng)的總動量為零，子彈發(fā)射后，子彈向前飛的同時，車廂后退，子彈射入前壁后，系統(tǒng)總動量仍為零，所以車廂速度為零，故選項D正確． 答案：D 3解析：抽去擋板瞬間，氣體向真空部位流動并和氣缸相互作用，氣缸做反沖運動，向左運動，當(dāng)氣體充滿整個氣缸后，氣體不再運動，則由動量守恒知，氣缸也停止運動，所以氣缸的狀態(tài)是先向左移動一段后停止，即B正確． 答案：B 4解析：由于原子核原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，總動量為零，可由動量守恒定律列方程求解． 由動量守恒定律得： 0＝mv＋(M－m)v′ 解得：v′＝－. 答案：B 5解析：自行火炮水平勻速行駛時，牽引力與阻力平衡，系統(tǒng)動量守恒，設(shè)向右為正方向，發(fā)射前動量之和為Mv1，發(fā)射后系統(tǒng)的動量之和為(M－m)v2＋m(v0＋v2)． 由Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2) 解得v0＝－v2＝. 答案：B 6解析：由于大球和小球組成的系統(tǒng)，水平方向不受外力作用，系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)小球m運動到大球最低點時，相對地的水平方向位移大小為s1，大球在該過程中對地的位移大小為s2，據(jù)動量守恒定律，在水平方向：ms1＝2ms2，由數(shù)學(xué)知識知：s1＋s2＝2R－R，由以上兩式得大球移動的距離為s2＝. 答案：B 7解析：這是一個反沖運動的問題，火箭升空是噴出的氣體對火箭反作用力的結(jié)果，可以根據(jù)動量定理先求出火箭對氣體的作用力． (1)以噴出的氣體為研究對象，設(shè)每秒噴出的質(zhì)量為Δm，火箭對這部分氣體的作用力為F，由動量定理有 FΔt＝Δmv0① 火箭剛要升空時對地速度為零，此時氣體相對火箭的速度也就是氣體對地的速度，氣體對火箭的反作用力F′＝F，對火箭(忽略氣體的重力) F′＝Mg② 由①②兩式解得 Δm＝＝ kg＝60 kg 即要獲得克服火箭重力的推力，每秒要噴出60 kg的氣體． (2)同第(1)問，以噴出的氣體Δm為研究對象 FΔt＝Δmv0③ 而對火箭F－Mg＝Ma④ 由③④兩式解得 Δm＝＝ kg＝180 kg. 答案：(1)60 kg　(2)180 kg 8解析：爆炸中A、B相互作用，系統(tǒng)滿足動量守恒，A、B分離后以不同速率滑向擋板，A先到達擋板與C作用，發(fā)生完全非彈性碰撞，之后C與B有相對運動，直到碰撞為止，整個過程滿足動量守恒． (1)設(shè)向左的方向為正方向，對A、B組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律有： mAvA＋mBvB＝0得vB＝－1.5 m/s 對A、B、C組成的系統(tǒng)，開始時靜止，由動量守恒有(mA＋mB＋mC)vC＝0得vC＝0，即最終木板C的速度為0. (2)A先與C相碰，由動量守恒： mAvA＝(mA＋mC)v共 所以v共＝1 m/s 從炸藥爆炸到A、C相碰的時間：t1＝＝ s，此時B距C的右壁sB＝－vBt1＝0.75 m，設(shè)再經(jīng)過t2時間B與C相碰，則 t2＝＝0.3 s，故C向左的位移 ΔsC＝v共t2＝10.3 m＝0.3 m. 答案：(1)0　(2)0.3 m，方向向左 9解析：反沖的實質(zhì)是動量守恒定律，從動量守恒定律的公式出發(fā)，發(fā)現(xiàn)發(fā)射速度與火箭自身質(zhì)量、噴氣速度和氣體質(zhì)量的乘積有關(guān)． 在本實驗的探究過程中，由于我們給火箭加了相同質(zhì)量的發(fā)射火藥，故噴出氣體的質(zhì)量應(yīng)該是相同的，在實驗過程中，由于火箭發(fā)射后做的是豎直上拋運動，對同一地點重力加速度g又相同，只要測得豎直上拋運動中火箭從發(fā)射到落地所需要的時間t，就可以知道火箭的發(fā)射速度，這是一種數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化的思想． 答案：實驗材料：相同規(guī)格的小火箭四支，豎直發(fā)射架，秒表，砝碼． 實驗步驟：(1)把四支小火箭分成兩組，每組兩支，固定在豎直發(fā)射架上． (2)向第一組的兩支小火箭加質(zhì)量相同的發(fā)射火藥，調(diào)節(jié)氣體噴出口，使第一支的噴氣口大于第二支的噴氣口． (3)調(diào)節(jié)使第二組小火箭的噴氣口相同，在第一支火箭上固定一小質(zhì)量的砝碼． (4)依次點燃發(fā)射，用秒表記錄火箭從發(fā)射到落地的時間． 探究結(jié)論：火箭的反沖速度與火箭的質(zhì)量及發(fā)射過程中噴出氣體的速度有關(guān)．