《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