2022-2022学年高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课后检测含解析新人教版选修3-5.doc
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1、5反冲运动火箭记一记反冲运动火箭知识体系一个物理概念反冲运动一种科学思维动量守恒定律在人船模型中的应用一个实际应用火箭辨一辨1.农田、园林的喷灌装置利用了反冲的原理()2火箭点火后离开地面加速向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果()3在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行()4火箭获得的速度仅与喷气的速度有关()想一想1.假设在月球上建一飞机场,应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢?提示:应配置喷气式飞机喷气式飞机利用反冲运动原理,可以在真空中飞行,而螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的,不能在真空中飞行2“人船模型问题为什么不能以“船为参考系提示:“人船模型中的“船一般先加速
2、后减速,不是惯性参考系,而动量守恒定律中,各物体的动量必须是相对于同一惯性系3“人船模型问题中“人启动时和“人停止时,“船的受力情况如何?提示:人启动时,船受到人给它的与人运动方向相反的力,所以船向人的反方向运动,人停止时,船受到人给它的制动力,所以停止运动思考感悟:练一练1.一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外表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选项是()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,不需要喷射解析:航天探测器通过
3、反冲运动获得动力,可以根据探测器的运动状态结合牛顿第二定律判断合力的情况,由喷气方向可以判断推动力的方向航天探测器做加速直线运动时,合力应当与运动方向相同,喷气方向应当是向下偏前方向喷射;探测器做匀速直线运动时,合力为零,由于受到月球的万有引力的作用,探测器必然要朝竖直向下的方向喷射,来平衡万有引力,不可能不喷气故只有选项C正确答案:C2.如下图,自行火炮连同炮弹的总质量为m0,当炮筒水平,火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中,发射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶,那么炮弹相对炮筒的发射速度v0为()A.B.C. D.解析:自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平
4、衡,系统动量守恒设向右为正方向,发射前总动量为m0v1,发射后系统的动量之和为(m0m)v2m(v0v2),那么由动量守恒定律可知m0v1(m0m)v2m(v0v2)解得v0.答案:B3光滑水平面上停有一平板小车,质量为M,小车上站有质量均为m的两个人,由于两人朝同一水平方向跳离小车,从而使小车获得一定的速度,那么以下说法正确的选项是()A两人同时以2 m/s的速度(相对地面)跳离车比先后以2 m/s的速度(相对地面)跳离车使小车获得的速度要大些B上述A项中,应该是两人一先一后跳离时,小车获得的速度大C上述A项中的结论应该是两种跳离方式使小车获得的速度一样大D上述A项中两种跳离方式使小车获得的
5、速度不相等,但无法比拟哪种跳法速度大解析:由于小车和两人所组成的系统动量守恒,两人无论是同时跳离小车或是不同时跳离小车,跳离后两人都有相同的动量,所以无论两个人如何跳离小车,小车最后的动量都一样,即两种跳法,使小车获得的动量相等,所以两种跳离方式使小车获得的速度相同,故正确选项为C.答案:C4.如下图,质量为m0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:以车和小球组成的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
6、型可得小车移动距离为R.设此时小车速度大小为v1,小球速度大小为v2,由动量守恒有m0v1mv2,由能量守恒有mgRm0vmv,解得v2.答案:R要点一 对反冲运动的理解1.2022广东联考将静置在地面上,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,那么喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.v0B.v0C.v0 D.v0解析:火箭模型在极短时间点火,设火箭模型获得速度为v,据动量守恒定律有0(Mm)vmv0,得vv0,应选D.答案:D2(多项选择)采取以下哪些措施有利于增加火箭的飞行速度()A使喷出的
7、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:设火箭的初动量为p,原来的总质量为M,喷出的气体质量为m,速度大小是v,剩余的质量(Mm)的速度大小是v,由动量守恒得出:p(Mm)vmv,得:v,由上式可知:m越大,v越大,v越大答案:AC32022金华检测“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏,爆竹声响是辞旧迎新的标志,是喜庆心情的流露有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东,那么另一块的速度是()A3v0v B2v03vC3v02v D2v0v解
8、析:在最高点水平方向动量守恒,由动量守恒定律可知,3mv02mvmv,可得另一块的速度为v3v02v,故C正确答案:C4.小车静置在光滑水平面上,站在车上的人练习打靶,人站在车的一端,靶固定在车的另一端,枪离靶的距离为d,如下图车、人、靶和枪的总质量为M(不包括子弹),每发子弹质量为m,共n发,每发子弹击中靶后,就留在靶内,且待前一发击中靶后,再打下一发打完n发后,小车移动的距离为多少?解析:由题意知系统动量守恒,前一发击中靶后,再打下一发,说明发射后一发子弹时,车已经停止运动每发射一发子弹,车后退一段距离每发射一发子弹时,子弹动量为mv,由动量守恒定律有:0mvM(n1)mVmvM(n1)m
9、V设每发射一发子弹车后退x,那么子弹相对于地面运动的距离是(dx),由动量守恒定律有:m()M(n1)m解得:x,那么打完n发后车共后退s.答案:要点二 人船模型5.2022安徽期中质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人,共同静止在距地面为h的高空中现从气球上放下一根质量不计的软绳,为使此人沿软绳能平安滑到地面,那么软绳至少有多长()A. B.C. D.解析:如下图,设绳长为L,人沿软绳滑至地面的时间为t,由图可知,Lx人x球设人下滑的平均速度为v人,气球上升的平均速度为v球,由动量守恒定律得:0Mv球mv人,即0M()m(),0Mx球mx人,又有x人x球L,x人h,解以上各式得:Lh.故D正
10、确答案:D62022广东期中人的质量m60 kg,船的质量M240 kg,假设船用缆绳固定,船离岸1.5 m时,人可以跃上岸假设撤去缆绳,如下图,人要平安跃上岸,船离岸至多为(不计水的阻力,两次人消耗的能量相等)()A1.5 m B1.2 mC1.34 m D1.1 m解析:船用缆绳固定时,设人起跳的速度为v0,那么x0v0t.撤去缆绳,由动量守恒0mv1Mv2,两次人消耗的能量相等,即动能不变,mvmvMv,解得v1v0.故x1v1tx01.34 m,C正确答案:C7山东高考题如下图,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为2v0、v
11、0.为防止两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度(不计水的阻力)解析:要使两船不相撞,那么甲船上的人接到货物后,甲船的速度应小于或等于乙船抛出货物后的速度设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin,抛出货物后乙船的速度为v1,甲船上的人接到货物后甲船的速度为v2,由动量守恒定律得12mv011mv1mvmin,10m2v0mvmin11mv2为使两船恰不相撞应满足v1v2联立以上三式解得vmin4v0.答案:4v08如下图,质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车上的细杆顶端,小车与地面的接触光滑,车长为l,细杆高h,直立于小车的中点,
12、求玩具蛙至少以多大的对地水平速度跳出才能落到地面上?解析:将玩具蛙和小车作为系统,玩具蛙在跳离车的过程中,系统水平方向的总动量守恒,玩具蛙离开杆后,做平抛运动,小车向后做匀速直线运动,在玩具蛙下降高度h的过程中,小车通过的距离与玩具蛙在水平方向通过的距离之和等于时,玩具蛙恰能落到地面上玩具蛙跳离杆时:MvMmvm玩具蛙的运动时间为t,那么:hgt2根据题意:vmtvMt解得:vm.答案:9宁夏高考题两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上A和B的倾斜面都是光滑曲面、曲面下端与水平面相切,如下图一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始下滑,然后
13、又滑上劈B.求物块在B上能够到达的最大高度解析:设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和vA,由机械能守恒定律和动量守恒定律得mghmv2M1vM1vAmv设物块在劈B上到达的最大高度为h,此时物块和B的共同速度大小为v,物块和劈B在水平方向上动量守恒,由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh(M2m)v2mv2mv(M2m)v联立式得h答案:根底达标1.装有炮弹的大炮总质量为M,炮弹的质量为m,炮筒水平放置,炮弹水平射出时相对炮口的速度为v0,那么炮车后退的速度大小为()A.v0B.C. Dv0解析:设炮车后退速度大小为v1,那么炮弹对地的水平速度大小为(v0v1),根据动量守恒定
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