高中物理 第16章 第5节 反冲运动 火箭练习 新人教版选修35.docx
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高中物理第16章第5节反冲运动火箭练习新人教版选修35
2019-2020年高中物理第16章第5节反冲运动火箭练习新人教版选修3-5
1．反冲．
根据动量守恒定律，一个静止的物体在内力的作用下分裂成为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动．这个现象叫作反冲．
2．火箭．
（1）喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的．
（2）设火箭在时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是u，喷出燃气前火箭质量是m，则由动量守恒定律知火箭获得的速度Δv＝－
_u．
可见，火箭喷出燃气的速度u越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量（即喷出燃气前的质量）之比越大，火箭获得的速度越大．
1．下列不属于反冲运动的是（B）
A．喷气式飞机的运动B．直升机的运动
C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动
解析：
喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力；反击式水轮机靠水轮击打水，通过反冲获得动力；直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动．
2．（多选）采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度（AC）
A．使喷出的气体速度增大
B．使喷出的气体温度更高
C．使喷出的气体质量更大
D．使喷出的气体密度更小
解析：
设原来火箭的总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余的质量（M－m）的速度是v′，由动量守恒得出：
（M－m）v′＝mv得：
v′＝
＝
，由该式可知：
m越大，v越大，v′越大．故A、C正确．
3．手持铁球的跳远运动员起跳后，欲提高跳远成绩，可在运动到最高点时，将手中的铁球（C）
A．竖直向上抛出B．向前方抛出
C．向后方抛出D．向左方抛出
解析：
欲提高跳远成绩，则应增大水平速度，即增大水平方向的动量，所以可将铁球向后抛出，人和铁球的总动量守恒，因为铁球的动量向后，所以人向前的动量增加．
4．如图所示，船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水均匀地抽往后舱，不计水的阻力，下列说法中正确的是（B）
A．若前后舱是分开的，则前舱将向后加速运动
B．若前后舱是分开的，则前舱将向前加速运动
C．若前后舱不分开，则船将向后加速运动
D．若前后舱不分开，则船将向前加速运动
解析：
前后舱分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲作用前舱向前加速运动，若不分开，前后舱和水是一个整体，则船不动．
5．假设一个小型宇宙飞船沿人造地球卫星的轨道在高空中绕地球做匀速圆周运动，如果飞船沿其速度相反的方向抛出一个质量不可忽略的物体A，则下列说法正确错误的是（A）
A．A与飞船都可能沿原轨道运动
B．A与飞船都不可能沿原轨道运动
C．A运动的轨道半径可能减小，也可能增加
D．A可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径将增大
解析：
抛出物体A后，由反冲原理知飞船速度变大，所需向心力变大，从而飞船做离心运动离开原来轨道，半径增大；物体A的速率可能比原来的速率大，也可比原来的速率小或相等，也可能等于零从而竖直下落．
6．一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动．探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是（C）
A．探测器加速运动时，向后喷射
B．探测器加速运动时，竖直向下喷射
C．探测器匀速运动时，竖直向下喷射
D．探测器匀速运动时，不需要喷射
分析：
要航天器沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，要么所受合力为0（匀速直线运动），要么所受合力的方向与运动方向相同（匀加速直线运动）．
解析：
航天器在加速运动时，因为受月球引力的作用，喷气所产生的推力一方面要平衡月球的引力，另一方面还要提供加速的动力，即沿着后下方某一个方向喷气，所以A、B错；航天器在匀速运动时，因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只要平衡月球的引力即可（竖直向下喷气），C对、D错．
7．装有炮弹的大炮总质量为M，炮弹的质量为m，炮弹射出炮口时对地的速度为v0，若炮筒与水平地面的夹角为θ，则炮车后退的速度大小为（B）
A.
v0B.
C.
D.
解析：
发射炮弹时，炮车只可能沿水平地面向后退，水平方向所受的摩擦力远小于火药爆炸时炮弹与炮车间的相互作用力，故系统在水平方向上动量守恒，由mv0cosθ＝（M－m）v，得v＝
.
8．（多选）向空中发射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则（CD）
A．b的速度方向一定与原速度方向相反
B．从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大
C．a、b一定同时到达水平地面
D．在炸裂过程中，a、b受到的力的大小一定相等
解析：
爆炸后系统的总机械能增加，但不能确定a、b两块的速度大小，所以A、B不能确定；因炸开后两者都做平抛运动，且高度相同，故C对；由牛顿第三定律知D对．
9．质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比．当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的vt图象为（B）
分析：
人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离前后系统动量守恒，求得车的速度．
解析：
人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有（m＋2m）v0＝2mv＋（－mv0），得v＝2v0，人跳车后做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳车前后车的加速度不变，所以能正确表示车运动的vt图象是B.故选B.
点评：
解决该题关键要知道跳离前后系统动量守恒，规定初速度的方向为正方向列等式求解．
10．如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中点，试求：
当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上．
解析：
蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t＝
，蛙与车组成的系统水平方向动量守恒，由动量守恒定律得Mv′－mv＝0，
若蛙恰好落在桌面上，则有v′t＋vt＝
，上面三式联立可求出v＝
.
答案：
11．某宇航员在太空站内做了如下实验：
选取两个质量分别为mA＝0.1kg、mB＝0.2kg的小球A、B和一根轻质短弹簧，弹簧的一端与小球A粘连，另一端与小球B接触而不粘连．现使小球A和B之间夹着被压缩的轻质弹簧，处于锁定状态，一起以速度v0＝0.1m/s做匀速直线运动，如图所示．过一段时间，突然解除锁定（解除锁定没有机械能损失），两球仍沿原直线运动，从弹簧与小球B刚刚分离开始计时，经时间t＝3.0s，两球之间的距离增加了s＝2.7m，求弹簧被锁定时的弹性势能Ep.
解析：
取A、B为系统，由动量守恒得：
（mA＋mB）v0＝mAvA＋mBvB，①
又根据题意得：
vAt－vBt＝s，②
由①②两式联立得：
vA＝0.7m/s，vB＝－0.2m/s.
由机械能守恒得：
.③
代入数据解得：
Ep＝0.027J
答案：
弹簧被锁定时的弹性势能是0.027J
12．两只小船质量分别为m1＝500kg，m2＝1000kg，它们平行逆向航行，航线邻近，当它们头尾相齐时，由每一只船上各投质量m＝50kg的麻袋到对面的船上，如图所示，结果载重较轻的一只船停了下来，另一只船则以v＝8.5m/s的速度沿原方向航行，若水的阻力不计，则在交换麻袋前两只船的速率v1＝____________，v2＝____________．
解析：
以载重较轻的船的速度v1为正方向，选取载重较轻的船和从载重较重的船投过去的麻袋组成的系统为研究对象，如题图所示，
根据动量守恒定律有：
（m1－m）v1－mv2＝0，
即：
450v1－50v2＝0，①
选取载重较重的船和从载重较轻的船投过去的麻袋组成的系统为研究对象，
根据动量守恒定律有：
mv1－（m2－m）v2＝－m2v，
即50v1－950v2＝－1000×8.5，②
选取两船、两个麻袋组成的系统为研究对象有：
m1v1－m2v2＝－m2v，
即500v1－1000v2＝－1000×8.5，③
联立①②③式中的任意两式解得：
v1＝1m/s，v2＝9m/s.
答案：
1m/s 9m/s
点评：
应用动量守恒定律解这类由多个物体构成系统的问题的关键是合理选取研究对象，有时选取某部分物体为研究对象，有时选取全部物体为研究对象．
2019-2020年高中物理第17章第1、2节能量量子化光的粒子性同步练习新人教版选修3-5
一、选择题（1～4题为单选题，5、6题为多选题）
1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的（ ）
A．木棒的长度 B．物体的质量
C．物体的动量D．学生的个数
答案：
D
解析：
所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。
2．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是（ ）
答案：
B
解析：
根据黑体辐射的实验规律：
随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C、D错误。
另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A错误，B正确。
3．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。
假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（ ）
A．频率变大B．频率不变
C．光子能量变大D．波长变长
答案：
D
解析：
运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。
碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。
4．（清远市xx～xx学年高二下学期期末）在光电效应实验中，用光照射光电管阴极，发生了光电效应。
如果仅减小光的强度而频率保持不变，下列说法正确的是（ ）
A．光电效应现象消失
B．金属的逸出功减小
C．光电子的最大初动能变小
D．光电流减小
答案：
D
解析：
根据光电效应规律易判选项D正确。
5．（昌乐二中xx～xx学年高二下学期检测）光电效应实验的装置如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
答案：
AD
解析：
将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板（弧光灯发出紫外线），验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电。
进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D选项正确，红光不能使锌板发生光电效应。
6．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出（ ）
A．该金属的极限频率和极限波长
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功
D．单位时间内逸出的光电子数
答案：
ABC
解析：
依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图线横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率。
图线的斜率k＝
，可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。
二、非选择题
7．用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________。
A．光子的能量 B．金属的逸出功
C．光电子动能D．光电子最大初动能
答案：
A C BD
解析：
光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最小的功，因此只由材料决定，锌片和银片的逸出功一定不相同。
由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，则电子最大初动能也不同，由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间，所以，两个不同光电效应的光电子中，动能是可能相等的。
8.如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。
合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。
（1）求此时光电子的最大初动能的大小。
（2）求该阴极材料的逸出功。
答案：
（1）0.6eV
（2）1.9eV
解析：
设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0。
当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU＝Ek
由光电效应方程：
Ek＝hν－W0
由以上二式：
Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。
能力提升
一、选择题（1～3题为单选题，4、5题为多选题）
1．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要的作用。
蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。
假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm。
根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K。
（1）老鼠发出最强的热辐射的波长为（ ）
A．7.8×10－5mB．9.4×10－6m
C．1.16×10－4mD．9.7×10－8m
（2）老鼠发生的最强的热辐射属于（ ）
A．可见光波段B．紫外波段
C．红外波段D．X射线波段
答案：
（1）B
（2）C
解析：
（1）老鼠的体温T＝（273＋37）K＝310K
由题设条件λm与T的近似关系式：
λmT＝2.90×10－3m·K
得λm＝
＝
m≈9.4×10－6m，B正确。
（2）可见光的波长范围4.0×10－7～7.0×10－7m，λm大于此范围，所以属于红外线，C正确。
也可根据老鼠的体温不高不能辐射可见光进行判断。
2.如图所示，为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有（ ）
A．加大照射光的强度
B．换用波长短的光照射
C．将P向b滑动
D．将电源正、负极对调
答案：
B
解析：
电表无偏转，说明没有发生光电效应现象，即入射光的频率小于极限频率，要能发生光电效应现象，只有增大入射光的频率，即减小入射光的波长。
3．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。
则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
答案：
B
解析：
该题考查了光电效应问题，应根据截止电压判断频率。
由eUc＝
mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙 λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D错，B对。
由于hν0＝W，所以C错。
4．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（ ）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
答案：
AC
解析：
根据黑体辐射的实验规律和题图知，A正确，B错误；温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C正确，D错误。
5.（黄冈中学xx～xx学年高二下学期期中）在图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电源，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流。
当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为遏止电压，当改变照射光的频率ν，遏止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则（ ）
A．可得该金属的极限频率B．可求得该金属的逸出功
C．可求得普朗克常量D．可求得电子的质量
答案：
ABC
解析：
选项A，由题意结合光电效应方程可知图象乙中当遏制电压Uc＝0时，入射光频率即极限频率，故选项A正确；选项B，当遏制电压Uc＝0时，入射光子的能量即等于逸出功，故选项B正确；选项C，图乙的斜率即普朗克常量，故选项C正确；选项D，电子质量不可求得，故选项D错误。
二、非选择题
6．有一个成语叫做“炉火纯青”，原意说的是道士炼丹时候的温度控制，温度高低主要是靠看火焰的颜色，温度低的时候，是偏红的，温度最高的时候，才呈现青色，所以炉火纯青表示温度已经足够高了。
怎样用热辐射来解释温度与颜色的关系？
解析：
黑体辐射与温度之间有着密切的关系，热辐射的光谱是连续光谱，辐射光谱的性质与温度有关，在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光。
但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光，随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1500℃时就会变成明亮的白炽光。
这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。
因此，火焰颜色也随之而改变。
7.如图所示，擦得很亮的绝缘锌板A水平固定放置，其下方水平放有接地的铜板B，两板间距离为d，两板面积均为S，正对面积为S′，且S>S′。
当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B板间一带电液滴恰好处于静止状态。
试分析：
（1）液滴带何种电荷？
（2）用弧光灯再照射A板上表面，滴液做何种运动？
（3）要使液滴向下运动，应采取哪些措施？
答案：
（1）负电
（2）向上运动 （3）将B板向右平移
解析：
（1）锌板受弧光灯照射发生光电效应，有光电子从锌板A的上表面逸出，而使A板带正电荷，接地的铜板B由于静电感应而带负电，A、B板间形成方向向下的匀强电场，由液滴处于静止状态知qE＝mg，所以液滴带负电。
（2）当再用弧光灯照射A板上表面时，光电效应继续发生，使A板所带正电荷增加，A、B板间场强增强，所以qE>mg，使液滴向上运动。
（3）要使液滴向下运动，即mg>qE，mg和q不变，则必须使E变小。
因A板电荷量Q不变，则当B板向右移动，增大两板正对面积时，电容增大，两板间电势差减小，而d不变，故场强E变小，qE
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