高中物理人教版5第十六章動量守恒定律 第十六章5反沖運(yùn)動火箭

第十六章動量守恒定律5反沖運(yùn)動火箭1．(多選)下列屬于反沖運(yùn)動的是()A．向后劃水，船向前運(yùn)動B．用槍射擊時，子彈向前飛，槍身后退C．用力向后蹬地，人向前運(yùn)動D．水流過水輪機(jī)時，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與水流出方向相反解析：反沖運(yùn)動是物體在內(nèi)力作用下分為兩部分，其運(yùn)動方向相反．選項A是槳與外部水的作用，選項C是人腳與外部地面的作用，都不屬于反沖；選項B中子彈與槍身是系統(tǒng)中的兩部分，選項D中水流過水輪機(jī)內(nèi)部，是系統(tǒng)中的兩部分，選項B、D正確．答案：BD2．(多選)下列哪些措施有利于增加噴氣式飛機(jī)的飛行速度()A．使噴出的氣體速度增大B．使噴出的氣體溫度更高C．使噴出的氣體質(zhì)量更大D．使噴出的氣體密度更小答案：AC3.一裝有柴油的船靜止于水面上，船前艙進(jìn)水，堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖所示．不計水的阻力，船的運(yùn)動情況是()A．向前運(yùn)動 B．向后運(yùn)動C．靜止 D．無法判斷解析：雖然抽油的過程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)移到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過程．故A正確．答案：A4．一炮艇在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈，設(shè)兩炮彈質(zhì)量相同，相對于地的速率相同，牽引力、阻力均不變，則船的動量和速度的變化情況是()A．動量不變，速度增大B．動量變小，速度不變C．動量增大，速度增大D．動量增大，速度減小解析：整個過程動量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動量為零，因而船的動量不變．又因為船發(fā)射炮彈后質(zhì)量減小，因此船的速度增大．答案：A5．發(fā)射衛(wèi)星要用多級火箭，發(fā)射時先點燃第一級火箭，燃料用完后，空殼自動脫落，然后下級火箭開始工作，多級火箭能及時把空殼拋掉，使總質(zhì)量減小，因而達(dá)到很高的速度，可用來發(fā)射洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等．試通過計算說明：火箭不是一次把燃?xì)鈬娡甓侵饾u向后噴氣以獲得更大反沖速度的道理．(設(shè)每次噴出的氣體相對火箭的速度是相同的)解析：設(shè)運(yùn)載物質(zhì)量為m1，每級燃料及空殼質(zhì)量均為m2，燃料燃?xì)鈬姵鱿鄬\(yùn)載物的速度大小為v0.若三級火箭一次把燃?xì)鈬娡辏\(yùn)載物獲得的速度v可由動量守恒定律求出．0＝m1v＋3m2(v－v0解得v＝eq\f(3m2,m1＋3m2)v0.若三級火箭逐漸向后噴氣，運(yùn)載物獲得的速度依次為v1、v2、v3，根據(jù)動量守恒定律，有0＝(m1＋2m2)v1＋m2(v1－v0得v1＝eq\f(m2,m1＋3m2)v0；第二級火箭燃?xì)鈬姵?m1＋2m2)v1＝(m1＋m2)v2＋m2(v2－v0得v2＝v1＋eq\f(m2v0,m1＋2m2)；第三級火箭燃?xì)鈬姵?m1＋m2)v2＝m1v3＋m2(v3－v0)，得v3＝v2＋eq\f(m2v0,m1＋m2).所以v3＝m2v0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m1＋m2)＋\f(1,m1＋2m2)＋\f(1,m1＋3m2)))>eq\f(3m2v0,m1＋3m2)＝v.以上分析說明分次噴氣可使火箭獲得更大的速度．答案：見解析1．(多選)某人站在靜止于水面的船上，從某時刻開始，人從船頭走向船尾，水的阻力不計，則()A．人勻速運(yùn)動，船則勻速后退，兩者的速度大小與它們的質(zhì)量成反比B．人走到船尾不再走動，船也停止不動C．不管人如何走動，人在行走的任意時刻人和船的速度方向總是相反，大小與它們的質(zhì)量成反比D．船的運(yùn)動情況與人行走的情況無關(guān)解析：由動量守恒定律可知，A、B、C正確．答案：ABC2．一輛小車置于光滑水平桌面上，車左端固定一水平彈簧槍，右端安一網(wǎng)兜．若從彈簧槍中發(fā)射一粒彈丸，恰好落在網(wǎng)兜內(nèi)，結(jié)果小車將(空氣阻力不計)()A．向左移動一段距離停下B．在原位置不動C．向右移動一段距離停下D．一直向左移動解析：由于彈丸與車組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，故總動量保持不變．彈丸離開槍向右運(yùn)動，則小車必向左運(yùn)動，彈丸落在網(wǎng)兜內(nèi)做完全非彈性碰撞，彈丸立即停下，而車向左移動了一段距離后也將停下，故選A.答案：A3．一個靜止的質(zhì)量為M的原子核，放射出一個質(zhì)量為m的粒子，粒子離開原子核時相對于核的速度為v0，原子核剩余部分的速率等于()A．v0 \f(m,M－m)v0\f(m,M)v0 \f(m,2m－M)v0解析：取整個原子核為研究對象．由于放射過程極為短暫，放射過程中其他外力的沖量均可不計，系統(tǒng)的動量守恒．放射前的瞬間，系統(tǒng)的動量p1＝0，放射出粒子的這一瞬間，設(shè)剩余部分對地的反沖速度為v′，并規(guī)定粒子運(yùn)動的方向為正方向，則粒子的對地速度v＝v0－v′，系統(tǒng)的動量p2＝mv－(M－m)v′＝m(v0－v′)－(M－m)v′，由p1＝p2，即0＝m(v0－v′)－(M－m)v′＝mv0－Mv′得v′＝eq\f(m,M)v0.答案：C4．(多選)一平板小車靜止在光滑的水平地面上，甲、乙兩人分別站在車的左、右端，當(dāng)兩人同時相向而行時，發(fā)現(xiàn)小車向左移，則()A．若兩人質(zhì)量相等，必有v甲>v乙B．若兩人質(zhì)量相等，必有v甲<v乙C．若兩人速率相等，必有m甲>m乙D．若兩人速率相等，必有m甲<m乙解析：甲、乙兩人和小車組成的系統(tǒng)動量守恒，且總動量為零，甲動量方向向右，小車動量方向向左，說明|p甲|＝|p乙|＋|p車|，即m甲v甲>m乙v乙，若m甲＝m乙，則v甲>v乙，A對，B錯；若v甲＝v乙，則m甲>m乙，C對，D錯．答案：AC5．裝有炮彈的大炮總質(zhì)量為M，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈射出炮口時對地的速度為v0，若炮筒與水平地面的夾角為θ，則炮車后退的速度大小為()\f(m,M)v0 \f(mv0cosθ,M－m)\f(mv0,M－m) \f(mv0cosθ,M)解析：發(fā)射炮彈時，炮車只可能沿水平地面向后退，水平方向所受的摩擦力遠(yuǎn)小于火藥爆炸時炮彈與炮車間的相互作用力，故系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，由mv0cosθ＝(M－m)v，得v＝eq\f(mv0cosθ,M－m).答案：B6．如圖所示，一個質(zhì)量為m1＝50kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長繩．氣球和長繩的總質(zhì)量為m2＝20kg，長繩的下端剛好和水平面接觸．當(dāng)靜止時人離地面的高度為h＝5m．如果這個人開始沿繩向下滑，當(dāng)他滑到繩下端時，A．5m B．3.6mC．2.6m D．8m解析：當(dāng)人滑到繩下端時，由平均動量守恒，得：m1eq\f(h1,t)＝m2eq\f(h2,t)，且h1＋h2＝h.解得h1＝1.4m所以他離地高度H＝h－h(huán)1＝3.6m，故選項B答案：B7．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為2m的平板小車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比．當(dāng)車速為v0時，人從車上以相對于地面大小為v0的速度水平向后跳下．跳離瞬間地面阻力的沖量忽略不計，則能正確表示車運(yùn)動的vt解析：人和車以共同的速度在水平地面上沿直線前行，做勻減速直線運(yùn)動，當(dāng)車速為v0時，人從車上以相對于地面大小為v0的速度水平向后跳下，跳離前后系統(tǒng)動量守恒．規(guī)定車的速度方向為正方向，則有(m＋2m)v0＝2mv＋(－mv0)，得v＝2v0，人跳車后做勻減速直線運(yùn)動，車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比，所以人跳車前后車的加速度不變，所以能正確表示車運(yùn)動的vt圖象是B.故選B答案：B8.如圖所示，帶有光滑的半徑為R的eq\f(1,4)圓弧軌道的滑塊靜止在光滑水平面上，滑塊的質(zhì)量為M，使一個質(zhì)量為m的小球由靜止從A處釋放，當(dāng)小球從B點水平飛出時，滑塊的速度為多大？解析：運(yùn)動過程中小球和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，又因為系統(tǒng)在水平方向不受外力，故系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)小球從B點飛出時速度為v1，滑塊的速度為v2，則有：mv1－Mv2＝0，mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，解得：v2＝meq\r(\f(2gR,M（M＋m）)).答案：meq\r(\f(2gR,M（M＋m）))9．某宇航員在太空站內(nèi)做了如下實驗：選取兩個質(zhì)量分別為mA＝0.1kg、mB＝0.2kg的小球A、B和一根輕質(zhì)短彈簧，彈簧的一端與小球A粘連，另一端與小球B接觸而不粘連．現(xiàn)使小球A和B之間夾著被壓縮的輕質(zhì)彈簧，處于鎖定狀態(tài)，一起以速度v0＝0.1m/s做勻速直線運(yùn)動，如圖所示．過一段時間，突然解除鎖定(解除鎖定沒有機(jī)械能損失)，兩球仍沿原直線運(yùn)動，從彈簧與小球B剛剛分離開始計時，經(jīng)時間t＝s，兩球之間的距離增加了s＝2.7m，求彈簧被鎖定時的彈性勢能Ep解析：取A、B為系統(tǒng)，由動量守恒得：(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB.①又根據(jù)題意得：vAt－vBt＝s.②由①②兩式聯(lián)立得：vA＝0.7m/s，vB＝－0.2由機(jī)械能守恒得：Ep＋eq\f(1,2)(mA＋mB)veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B).③代入數(shù)據(jù)解得：Ep＝J.答案：J10．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M，長為L的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊．當(dāng)他向左走到船的左端時，船左端離岸多遠(yuǎn)？(忽略水的阻力)解析：在人從船頭走到船尾的過程中，任設(shè)某一時刻船和人的速度大小分別為v1和v2，則由于船和人的總動量守恒，于是mv1－Mv2＝0.而這過程中船與人的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))