2021高考物理一轮复习第六章微专题47爆炸反冲与人船模型练习含解析教科版

1微专题47“爆炸、反冲”与“人船”模型1．爆炸与反冲运动的特点：由于系统不受外力或内力远大于外力，所以动量守恒；由于系统内有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以系统总动能增加．2．“人船模型”的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m1v1－m2v2＝0.(2)运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x1x2＝v1v2＝m2m1.(3)应用此关系时要注意一个问题：公式中v1、v2和x一般都是相对地面而言的．1．(2019·安徽合肥市二模)如图1所示，某人站在一辆平板车的右端，车静止在光滑的水平地面上，现人用铁锤子连续敲击车的右端．下列对平板车的运动情况描述正确的是()图1A．锤子向右抡起的过程中，车向右运动B．锤子下落的过程中车向左运动C．锤子抡至最高点时，车速度为零D．锤子敲击车瞬间，车向左运动2．将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.mMv0B.Mmv0C.MM－mv0D.mM－mv03．如图2所示，小车(包括固定在小车上的杆)的质量为M，质量为m的小球通过长度为L的轻绳与杆的顶端连接，开始时小车静止在光滑的水平面上．现把小球从与O点等高的地方释放(小球不会与杆相撞)，小车向左运动的最大位移是()图2A.2LMM＋mB.2LmM＋m2C.MLM＋mD.mLM＋m4．(2019·湖北稳派教育上学期第二次联考)某同学为研究反冲运动，设计了如图3所示的装置，固定有挡光片的小车内表面水平，置于光滑水平面上，挡光片宽为d，小车的左侧不远处有固定的光电门，用质量为m的小球压缩车内弹簧，并锁定弹簧，整个装置处于静止，解除锁定，小球被弹射后小车做反冲运动并通过光电门，与光电门连接的计时器记录挡光片挡光时间为t，小车、弹簧和挡光片的总质量为3m，则小球被弹出小车的瞬间相对于地面的速度大小为()图3A.dtB.2dtC.3dtD.4dt5．(多选)如图4所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时AB和C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，下列说法正确的是()图4A．弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动B．C与B碰前，C与AB的速率之比为M∶mC．C与油泥粘在一起后，AB立即停止运动D．C与油泥粘在一起后，AB继续向右运动6．(2020·广东揭阳市模拟)如图5所示，水平地面上可视为质点的物体A和B紧靠在一起静止于b处，已知A的质量为3m，B的质量为m.两物体在足够大的内力作用下突然沿水平方向左右分离．B碰到c处的墙壁后等速率反弹，并追上已停在ab段的A，追上时B的速率等于两物体刚分离时B的速率的一半．A、B与水平地面的动摩擦因数均为μ，b与c间的距离为d，重力加速度为g.求：图5(1)分离瞬间A、B的速率之比；3(2)分离瞬间A获得的动能．4答案精析1．C[锤子、人和车组成的系统在水平方向动量守恒，锤子向右抡起的过程中，车向左运动，故A错误；锤子下落的过程中，有水平向左的速度，根据动量守恒定律，车向右运动，故B错误；锤子抡至最高点时，速度为零，根据动量守恒定律，车的速度也为零，故C正确；锤子向左敲击车瞬间，根据动量守恒定律，车向右运动，故D错误．]2．D[取向下为正方向，由动量守恒定律可得：0＝mv0－(M－m)v′，故v′＝mv0M－m，选项D正确．]3．B[小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，设小球和小车在水平方向上的速度大小分别为v1、v2，有mv1＝Mv2，故mx1＝Mx2，x1＋x2＝2L，其中x1代表小球的水平位移大小，x2代表小车的水平位移大小，因此x2＝2LmM＋m，选项B正确．]4．C[解除锁定，小球被弹射后小车做反冲运动，经时间t通过光电门，则小车匀速运动的速度大小为v1＝dt，设小球的速度大小为v2，根据反冲运动的特点可知，小车与小球总动量为零，根据动量守恒定律得：3mv1＝mv2，得小球的速度大小为v2＝3dt，故选C.]5．BC[AB与C组成的系统在水平方向上动量守恒，C向右运动时，AB应向左运动，故A错误；设碰前C的速率为v1，AB的速率为v2，则0＝mv1－Mv2，得v1v2＝Mm，故B正确；设C与油泥粘在一起后，AB、C的共同速度为v共，则0＝(M＋m)v共，得v共＝0，故C正确，D错误．]6．(1)13(2)2423μmgd解析(1)以水平向左为正方向，分离瞬间对A、B系统应用动量守恒定律有：3mvA－mvB＝0解得：vAvB＝13；(2)A、B分离后，A物体向左匀减速滑行，对A应用动能定理：－μ·3mgsA＝0－12×3mvA2对B从两物体分离后到追上A的过程应用动能定理：－μmgsB＝12mvB22－12mvB2两物体的路程关系是sB＝sA＋2d5分离瞬间A获得的动能EkA＝12×3mvA2联立解得：EkA＝2423μmgd.