《高中物理选修3-5同步练习试题解析：16.5~6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修3-5同步练习试题解析：16.5~6（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学而思网校 1高中物理选修高中物理选修 3-5 同步练习试题解析同步练习试题解析 反冲运动反冲运动 火箭火箭1一炮艇总质量为 M，以速度 v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度 v 沿前进方向射出一质量为 m 的炮弹，发射炮弹后艇的速度为 v，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是( )AMv0(Mm)vmv BMv0(Mm)vm(vv0)CMv0(Mm)vm(vv) DMv0Mvmv解析：根据动量守恒定律，可得 Mv0(Mm)vmv。答案：A2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燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后排出，气
2、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，空气膨胀推动火箭解析：火箭工作的原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得的反冲速度，故正确答案为选项 B。答案：B3静止的实验火箭，总质量为 M，当它以对地速度为 v0喷出质量为 m 的高温气体后，火箭的速度为( )A. mv0MmBmv0MmC. mv0MDmv0M解析：取火箭及气体为系统，则气流在向外喷气过程中满足动量守恒定律，由动量守恒定律得 0mv0(Mm)v解得 vv0，所以 B 选项正确。mMm答案：B学而思网校 24一个运动员在
3、地面上跳远，最远可跳 l，如果他立在船头，船头离河岸距离为 l，船面与河岸表面平齐，他若从船头向岸上跳，下面说法正确的是( )A他不可能跳到岸上B他有可能跳到岸上C他先从船头跑到船尾，再返身跑回船头起跳，就可以跳到岸上D采用 C 中的方法也无法跳到岸上解析：立定跳远相当于斜抛运动，在地面上跳时，能跳 l 的距离，水平分速度为 vx，在船上跳时，设人相对船的水平速度为 vx，船对地的速度为 v2，则人相对于地的速度为v1vxv2。由于人和船系统动量守恒，因此 mv1Mv2，所以人在船上跳时，人相对于船的水平速度也为 vx，但人相对于地的水平速度为 v1vxv2m2时，车子与甲运动方向一致B当 v
4、1v2时，车子与甲运动方向一致C当 m1v1m2v2时，车子静止不动D当 m1v1m2v2时，车子运动方向与乙运动方向一致解析：甲、乙两人与车组成的系统总动量为零且守恒，车子的运动情况取决于甲、乙两人的总动量，而与甲、乙的质量或速度无直接关系。当甲乙的合动量为零时，车子的动量也为零，即车不动。当甲的动量大于乙的动量时，甲乙的合动量与甲的动量方向相同，车子的动量应与甲相反，即车与乙运动的方向相同。答案：C、D9气球质量为 200 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，则这
5、绳长至少应为多长？(不计人的高度)解析：下滑过程人和气球组成的系统总动量为零且守恒，以向下为正方向，设 m1、m2分别为人和气球的质量，v1、v2分别为人和气球的平均速度大小，则学而思网校 4m1v1m2v20，m1x1m2x20，x120 m，x25 m，绳长 lx1x225 m(竖直方向m1x1m2上的“人船模型”)。答案：25 m10质量为 m 的人站在质量为 M、长度为 L 的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边，当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？解析：人和船组成的系统动量守恒mx人Mx船又因为 x人x船L由得船左端离岸的距离 x船。mLMm答案：mLMm11如图 53 所示，质量
6、为 M 的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为 R的半圆形光滑轨道，现将质量为 m 的小球在轨道的边缘由静止释放，当小球滑至半圆轨道的最低位置时，小车移动的距离为多少？小球的速度大小为多少？解析：以车和小球为系统在水平方向总动量为零且守恒。当小球滑至最低处时车和小球相对位移是 R，利用“人船模型”可得小车移动距离为R。设此时小车速度为 v1，小mMm球速度为 v2，由动量守恒有 Mv1mv2，由能量守恒有 mgR Mv mv ，解得122 1122 2v2。2MgRMm答案：R mMm2MgRMm12一火箭喷气发动机每次喷出 m200 g 的气体，喷出的气体相对地面的速度 v1 000
7、m/s。设此火箭初始质量 M300 kg，发动机每秒喷气 20 次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机 1 s 末的速度是多大？解析：以火箭和它在 1 s 内喷出的气体为研究对象，系统动量守恒。设火箭 1 s 末的速度为 v，1 s 内共喷出质量为 20m 的气体，以火箭前进的方向为正方向。由动量守恒定律得学而思网校 5(M20m)v20mv0，解得 v m/s13.5 m/s。20mvM20m20 0.2 1 00030020 0.2答案：13.5 m/s13一置于桌面上质量为 M 的玩具炮，水平发射质量为 m 的炮弹。炮可在水平方向自由移动。当炮身上未放置其它重物时，炮弹可击中
8、水平地面上的目标 A；当炮身上固定一质量为 M 的重物时，在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标 B。炮口离水平地面的高度为 h，如果两次发射时“火药”提供的机械能相等，求 B、A 两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比。解析：炮弹做平抛运动，竖直下落时间 t ，水平方向 xAvAt，xBvBt2hg又发射过程中动量守恒，即 0mvAMv1,0mvB(MM0)v2解得 v1vA，v2vB。mMmMM0因两次发射时“火药”提供的机械能相等，即 mv Mv mv (MM0)v ，122 A122 1122 B122 2将 v1、v2代入上式，得 ，故 B、A 两目标与炮弹发射点之间的
9、水vBvA(Mm)(MM0)M(MM0m)平距离之比 。xBxAvBvA(Mm)(MM0)M(MM0m)答案： (Mm)(MM0)M(MM0m)14如图 54 所示，一对杂技演员(都视为质点)荡秋千(秋千绳处于水平位置)从 A 点由静止出发绕 O 点下摆，当摆到最低点 B 时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己刚好能回到高处 A。求男演员落地点 C 与 O 点的水平距离 x。已知男演员质量 m1和女演员质量 m2之比2，秋千的质量不计，秋千的摆长为 R，C 点比 O 点低m1m25R。解析：设分离前男女演员在秋千最低点处 B 的速度为 v0，由机械能守恒定律学而思网校 6(m1
10、m2)gR (m1m2)v 。122 0设刚分离时男演员速度的大小为 v1，方向与 v0相同，女演员速度的大小为 v2，方向与v0相反，由动量守恒，(m1m2)v0m1v1m2v2，分离后，男演员做平抛运动。设男演员从被推出到落在 C 点所需的时间为 t，根据题给条件，由运动学规律，4R gt2，xv1t12根据题给条件，女演员刚好回到 A 点，由机械能守恒定律，m2gR m2v 。122 2已知 m12m2，由以上各式可得 x8R。答案：8R15一个质量为 M 的雪橇静止在水平雪地上，一条质量为 m 的因纽特狗站在该雪橇上，狗向雪橇的正后方跳下，随后又追赶并向前跳上雪橇；其后狗又反复地跳下、
11、追赶并跳上雪橇。狗与雪橇始终沿一条直线运动。若狗跳离雪橇时雪橇的速度为 v，则此时狗相对于地面的速度为 vv(其中 v为狗相对于雪橇的速度，vv为代数和，若以雪橇运动的方向为正方向，则 v 为正值，v为负值)。设狗总以速度 vv追赶和跳上雪橇，雪橇与雪地间的摩擦忽略不计。已知 v 的大小为 5 m/s，v的大小为 4 m/s，M30 kg，m10 kg。(1)求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小。(2)求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次数。(供使用但不一定用到的对数值：lg20.301，lg30.477)解析：(1)设雪橇运动的方向为正方向，狗第一次跳下雪橇后雪橇的速度为 v1，根
12、据动量守恒定律，有Mv1m(v1v)0。狗第一次跳上雪橇时，雪橇与狗的共同速度 v1满足 Mv1mv(Mm)v1，可解得 v1。Mmv(Mm)mv(Mm)2将 v4 m/s，v5 m/s，M30 kg，m10 kg 代入，得 v12 m/s。(2)方法一：设雪橇运动的方向为正方向。狗第(n1)次跳下雪橇后雪橇的速度为 vn1，则狗第(n1)次跳上雪橇后的速度 vn1满足 Mvn1mv(Mm)vn1，这样，狗 n 次跳下雪橇后，雪橇的速度为 vn满足Mvnm(vnv)(Mm)vn1，解得学而思网校 7vn(vv)n1。1(MMm)n1mvMm(MMm)狗追不上雪橇的条件是 vnv，可化为n1，(
13、MMm)(Mm)vMv(Mm)v最后可求得 n1。lgMv(Mm)v(Mm)vlg(MmM)代入数据，得 n3.41，狗最多能跳上雪橇 3 次。雪橇最终的速度大小为 v45.625 m/s。方法二：第一次跳下：Mv1m(v1v)0，v11 m/s。mvMm第一次跳上：Mv1mv(Mm)v1。第二次跳下：(Mm)v1Mv2m(v2v)，v23 m/s。(Mm)v1mvMm第二次跳上：Mv2mv(Mm)v2，v2。Mv2mvMm第三次跳下：(Mm)v2Mv3m(v3v)，v34.5 m/s。(Mm)v2mvMm第三次跳上：Mv3mv(Mm)v3，v3。Mv3mvMm第四次跳下：(Mm)v3Mv4m(v4v)，v45.625 m/s。(Mm)v3mvMm此时雪橇的速度大于狗追赶的速度，狗将不可能追上雪橇。因此，狗最多能跳上雪橇 3次。雪橇最终的速度大小为 5.625 m/s。答案：(1)2 m/s (2)5.625 m/s 3 次
