07-第一章-6.反沖現(xiàn)象-火箭-2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊(cè)(人教版)配套學(xué)案

．反沖現(xiàn)象火箭1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)，能舉出反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，知道火箭的發(fā)射是反沖現(xiàn)象。2．能結(jié)合動(dòng)量守恒定律對(duì)常見(jiàn)的反沖現(xiàn)象作出解釋。3．了解我國(guó)航天事業(yè)的巨大成就，增強(qiáng)對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的自信。反沖現(xiàn)象1．定義原來(lái)靜止的系統(tǒng)在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分向相反方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。被分離的一部分物體既可以是高速噴射出的液體、氣體，也可以是固體。2．規(guī)律反沖現(xiàn)象中，系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，滿足動(dòng)量守恒定律。3．反沖現(xiàn)象的防止及應(yīng)用(1)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響。(2)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)。兩位同學(xué)在公園里劃船，當(dāng)小船離碼頭大約1.5m時(shí)，有一位同學(xué)心想：自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)從未低于2m，跳到岸上絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題。于是她縱身一跳，結(jié)果卻掉到了水里。問(wèn)題1這位同學(xué)為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢？提示：這位同學(xué)與船組成的系統(tǒng)在不考慮水的阻力的情況下，所受合外力為零，在她跳起前后遵循動(dòng)量守恒定律。在她向前跳起瞬間，船要向后運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題2這種現(xiàn)象屬于什么物理現(xiàn)象？提示：反沖現(xiàn)象。1．反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。(2)在反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛?dòng)量守恒定律來(lái)處理。(3)在反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加。2．處理反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)速度的方向。對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分與剩余部分的運(yùn)動(dòng)方向必然相反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則反方向的速度應(yīng)取負(fù)值。(2)相對(duì)速度問(wèn)題。在反沖運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)遇到的速度是兩物體的相對(duì)速度。此類問(wèn)題中應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度后，再列動(dòng)量守恒定律方程。(3)變質(zhì)量問(wèn)題。如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究?！镜淅?】章魚是一種軟體動(dòng)物，生活在水中。一懸浮在水中的章魚，當(dāng)外套膜吸滿水后，它的總質(zhì)量為M，突然發(fā)現(xiàn)后方有一海鰻，章魚迅速將體內(nèi)的水通過(guò)短漏斗狀的體管在極短時(shí)間內(nèi)向后噴出，噴射的水力強(qiáng)勁，從而迅速向前逃竄。若噴射出的水的質(zhì)量為m，噴射速度的大小為v0，則下列說(shuō)法正確的是()A．章魚噴水的過(guò)程中，章魚和噴出的水組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．章魚噴水的過(guò)程中，章魚和噴出的水組成的系統(tǒng)動(dòng)量增加C．章魚噴水后瞬間逃跑的速度大小為mM-D．章魚噴水的過(guò)程中受到水的沖量大小為Mm[思路點(diǎn)撥]本題的研究對(duì)象是章魚和噴出的水，注意章魚噴水時(shí)要消耗自身的能量，同時(shí)還要注意速度的矢量性和相對(duì)性。C[在章魚噴水的過(guò)程中，章魚的生物能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，系統(tǒng)機(jī)械能增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；章魚噴水過(guò)程所用的時(shí)間極短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，章魚和噴出的水組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；取章魚前進(jìn)的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得0＝(M－m)v－mv0，可得章魚噴水后瞬間逃跑的速度大小為v＝mM-mv0，選項(xiàng)C正確；章魚噴水的過(guò)程中受到水的沖量大小等于噴出的水的動(dòng)量大小，即為mv0，選項(xiàng)D反沖運(yùn)動(dòng)和碰撞、爆炸有相似之處，相互作用力常為變力，且作用力大，一般都滿足內(nèi)力?外力，所以反沖運(yùn)動(dòng)可用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．一個(gè)士兵在皮劃艇上，他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量為M，這個(gè)士兵用自動(dòng)步槍沿水平方向射出一發(fā)質(zhì)量為m的子彈，子彈離開(kāi)槍口時(shí)相對(duì)步槍的速度為v，射擊前皮劃艇是靜止的，則射出子彈后皮劃艇的速度為()A．mvM-mB．mvMCB[子彈與皮劃艇組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以子彈的速度方向?yàn)檎较?，以地面為參考系，設(shè)皮劃艇的速度為v1，則子彈的速度為v－v1，由動(dòng)量守恒定律得m(v－v1)－(M－m)v1＝0，解得v1＝mvM，選項(xiàng)B正確火箭1．工作原理利用反沖的原理，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈膊繃姽苎杆賴姵觯够鸺@得巨大速度。2．影響火箭獲得速度大小的因素一是噴氣速度，二是火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比。噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭獲得的速度越大。由火箭的工作原理可知，與火箭發(fā)生相互作用的是火箭噴出的燃?xì)?，而不是外界的空氣。多?jí)運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)，先點(diǎn)燃第一級(jí)火箭，燃料用完后，空殼自動(dòng)脫落，然后下一級(jí)火箭開(kāi)始工作。問(wèn)題1火箭點(diǎn)火后能加速上升的動(dòng)力是什么力？提示：燃燒產(chǎn)生的氣體高速向下噴出，氣體產(chǎn)生的反作用力推動(dòng)火箭加速上升。問(wèn)題2要提升運(yùn)載物的最大速度可采用什么措施？提示：提高氣體噴射速度，增加燃料質(zhì)量，及時(shí)脫離前一級(jí)火箭空殼。1．工作原理應(yīng)用反沖運(yùn)動(dòng)，其反沖過(guò)程動(dòng)量守恒。它靠向后噴出的氣流的反沖作用而獲得向前的速度。2．分析火箭類問(wèn)題應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，必須取在同一相互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象。注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化。(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以轉(zhuǎn)換，一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度。(3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向?！镜淅?】一火箭的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m＝200g的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v＝1000m/s(相對(duì)地面)，設(shè)火箭的質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度為多大？[思路點(diǎn)撥]火箭噴氣屬反沖現(xiàn)象，火箭和氣體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解。[解析]方法一：設(shè)噴出三次氣體后火箭的速度為v3，以火箭和噴出的三次氣體為研究對(duì)象，據(jù)動(dòng)量守恒定律，得(M－3m)v3－3mv＝0所以v3＝3mvM方法二：噴出氣體的運(yùn)動(dòng)方向與火箭運(yùn)動(dòng)的方向相反，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。第一次氣體噴出后，火箭速度為v1，有(M－m)v1－mv＝0所以v1＝m第二次氣體噴出后，火箭速度為v2，有(M－2m)v2－mv＝(M－m)v1所以v2＝2第三次氣體噴出后，火箭速度為v3，有(M－3m)v3－mv＝(M－2m)v2所以v3＝3mvM-3[答案]2m/s[母題變式]在[典例2]中，若發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出200g的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)相對(duì)火箭的速度v＝1000m/s，則當(dāng)?shù)谝淮螝怏w噴出后，火箭的速度多大？提示：由動(dòng)量守恒定律(M－m)v1－m(v－v1)＝0，解得v1≈0.67m/s?；鸺惙礇_問(wèn)題解題要領(lǐng)(1)兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系必須是同一參考系，且一般以地面為參考系。(2)要特別注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化。(3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向。[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．總質(zhì)量為M的火箭以速度v0飛行，質(zhì)量為m的燃?xì)庀鄬?duì)于火箭以速率u向后噴出，則火箭的速度大小為()A．v0＋muMB．v0－muMC．v0＋mM-m(v0＋u)A[設(shè)噴出氣體后火箭的速度大小為v，則燃?xì)獾膶?duì)地速度為(v－u)(取火箭的速度方向?yàn)檎较?，由動(dòng)量守恒定律，得Mv0＝(M－m)v＋m(v－u)解得v＝v0＋muM，A項(xiàng)正確“人船模型”問(wèn)題如圖所示為一條約為180kg的小船漂浮在靜水中，當(dāng)人從船尾走向船頭時(shí)，小船也發(fā)生了移動(dòng)，不計(jì)水的阻力。問(wèn)題1小船發(fā)生移動(dòng)的動(dòng)力是什么力？小船向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？提示：摩擦力。向左運(yùn)動(dòng)，即與人行走的方向相反。問(wèn)題2當(dāng)人走到船頭相對(duì)船靜止時(shí)，小船還運(yùn)動(dòng)嗎？為什么？提示：不運(yùn)動(dòng)。小船和人組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，當(dāng)人的速度為零時(shí)，船的速度也為零。問(wèn)題3當(dāng)人從船尾走到船頭時(shí)，有沒(méi)有可能出現(xiàn)如圖甲或如圖乙的情形？為什么？提示：不可能。由系統(tǒng)動(dòng)量守恒可知，人和船相對(duì)于地面的速度方向一定相反，不可能向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，且人船位移比等于它們質(zhì)量的反比。1．“人船模型”分析如圖所示，長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m船的小船停在靜水中，質(zhì)量為m人的人由靜止開(kāi)始從船的一端走到船的另一端，不計(jì)水的阻力。以人和船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在人由船的一端走到船的另一端的過(guò)程中，系統(tǒng)水平方向不受外力作用，所以整個(gè)系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，可得：m船v船＝m人v人，因人和船組成的系統(tǒng)動(dòng)量始終守恒，故有：m船x船＝m人x人，由圖可看出：x船＋x人＝l，可解得：x人＝m船m人+m船l，2．“人船模型”中的規(guī)律(1)人船模型中的動(dòng)力學(xué)規(guī)律：由于組成系統(tǒng)的兩物體受到大小相同、方向相反的一對(duì)力，故兩物體速度或位移與質(zhì)量成反比、方向相反。這類問(wèn)題的特點(diǎn)是兩物體同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止。(2)人船模型中的動(dòng)量與能量規(guī)律：由于系統(tǒng)不受外力作用，故遵守動(dòng)量守恒定律，又由于相互作用力做功，故系統(tǒng)或每個(gè)物體動(dòng)能均發(fā)生變化。用力對(duì)“人”做的功量度“人”動(dòng)能的變化；力對(duì)“船”做的功量度“船”動(dòng)能的變化?！镜淅?】(多選)如圖所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，BC段是長(zhǎng)為L(zhǎng)的粗糙水平軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)。一質(zhì)量為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從小車上的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿軌道下滑，然后滑入BC軌道，最后恰好停在C點(diǎn)。已知小車質(zhì)量M＝4m，滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則()A．全過(guò)程滑塊在水平方向上相對(duì)地面的位移大小為R＋LB．小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的最大值為gC．全過(guò)程小車相對(duì)地面的位移大小為RD．μ、L、R三者之間的關(guān)系為R＝μLBCD[滑塊與小車組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，由人船模型特點(diǎn)有Ms1＝ms2，s1＋s2＝R＋L，解得s1＝R+L5，s2＝4R+L5，全過(guò)程滑塊在水平方向上相對(duì)地面的位移的大小為4R+L5，全過(guò)程小車相對(duì)地面的位移大小為R+L5，所以A錯(cuò)誤，C正確；滑塊滑到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)，小車速度最大，滑塊與小車組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，則有Mv1＝mv2，mgR＝12Mv12+12mv22，由上述兩式解得v1＝gR10，即小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的最大值為gR10[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．長(zhǎng)為L(zhǎng)的小船停在靜水中，質(zhì)量為m的人由靜止開(kāi)始從船頭走到船尾。不計(jì)水的阻力，船相對(duì)于地面位移的大小為d，則小船的質(zhì)量為()A．mL+ddB．mL-ddB[船和人組成的系統(tǒng)，在水平方向上動(dòng)量守恒，人在船上行進(jìn)，船向后退，設(shè)船的質(zhì)量為M，人的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得mv－Mv1＝0，人從船頭到船尾，船相對(duì)于地面位移的大小為d，則人相對(duì)于地面的位移為L(zhǎng)－d，則有mL-dt＝Mdt4．如圖所示，載人氣球原來(lái)靜止在空中，與地面距離為h，已知人的質(zhì)量為m，氣球的質(zhì)量(不含人的質(zhì)量)為M。若人要沿輕繩梯返回地面，則繩梯的長(zhǎng)度至少為()A．hB．mhMC．mhM+mD[設(shè)人沿繩梯滑至地面，繩梯長(zhǎng)度至少為L(zhǎng)，以人和氣球的系統(tǒng)為研究對(duì)象，規(guī)定豎直向下為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，豎直方向有0＝－Mv2＋mv1，人相對(duì)于地面下降的高度為h，速度大小v1＝ht，人沿繩梯滑至地面時(shí)，氣球上升的高度為L(zhǎng)－h(huán)，速度大小v2＝L-ht，聯(lián)立以上各式可得L＝1．一人靜止于光滑的水平冰面上，現(xiàn)欲離開(kāi)冰面，下列方法中可行的是()A．向后踢腿B．向后甩手C．脫下衣服或鞋子水平拋出D．脫下衣服或鞋子豎直向上拋出C[以人作為整體為研究對(duì)象，向后踢腿或手臂向前甩，人整體的總動(dòng)量為0，不會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，故A、B錯(cuò)誤；把人和外衣、鞋視為一整體，這個(gè)整體動(dòng)量為0，人給外衣或鞋子一個(gè)水平速度，總動(dòng)量不變，所以人有一個(gè)反向的速度，可以離開(kāi)冰面，故C正確；把人和外衣、鞋視為一整體，這個(gè)整體動(dòng)量為0，人給外衣或鞋子一個(gè)豎直方向的速度，水平方向的總動(dòng)量仍然等于0，所以人仍然靜止，不能離開(kāi)冰面，故D錯(cuò)誤。]2．航天員離開(kāi)空間站太空行走時(shí)，連同裝備共100kg，在離飛船60m的位置與空間站處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，裝備中有一個(gè)高壓氣源，能以50m/s的速度噴出氣體，為了能在5min內(nèi)返回空間站，他需要在開(kāi)始返回的瞬間至少一次性向后噴出氣體的質(zhì)量是(不計(jì)噴出氣體后航天員和裝備質(zhì)量的變化)()A．0.10kgB．0.20kgC．0.35kgD．0.40kgD[單位換算5min＝300s，航天員在噴出氣體后的最小速度為v＝xt＝0.2m/s，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得(M－m)v＝mv0，代入題中數(shù)據(jù)解得m≈0.40kg。3．質(zhì)量為m、半徑為R的小球，放在半徑為2R、質(zhì)量為2m的大空心球內(nèi)，大球開(kāi)始靜止在光滑水平面上。當(dāng)小球從如圖所示的位置無(wú)初速度沿內(nèi)壁滾到最低點(diǎn)時(shí)，大球移動(dòng)的距離是()A．R2B．R3C．R4B[由水平方向動(dòng)量守恒有mx小球－2mx大球＝0，又x小球＋x大球＝R，所以x大球＝R3，選項(xiàng)B正確。4．(新情境題，以空間飛行器為背景，考查反沖原理)在地球大氣層以外的宇宙空間，基本上按照天體力學(xué)的規(guī)律運(yùn)行的各類飛行器，稱為空間飛行器。航天器是執(zhí)行航天任務(wù)的主體，是航天系統(tǒng)的主要組成部分。由于外太空是真空的，飛行器在加速過(guò)程中一般使用反沖推進(jìn)器，某種推進(jìn)器在工作時(shí)利用電場(chǎng)加速帶電粒子，形成向外發(fā)射的粒子流而對(duì)飛行器產(chǎn)生反沖力，由于太空阻力極小，只需一點(diǎn)點(diǎn)動(dòng)力即可以達(dá)到很高的速度。我國(guó)發(fā)射的“實(shí)踐九號(hào)”攜帶的衛(wèi)星上第一次使用了上述離子電推力技術(shù)，從此為我國(guó)的航天技術(shù)開(kāi)啟了一扇新的大門。已知飛行器的質(zhì)量為M，發(fā)射的是2價(jià)氧離子，發(fā)射功率為P，加速電壓為U，每個(gè)氧離子的質(zhì)量為m，元電荷為e，原來(lái)飛行器靜止，不計(jì)發(fā)射氧離子后飛行器質(zhì)量的變化，求：(1)射出的氧離子速度大??；(2)每秒鐘射出的氧離子數(shù)；(3)射出離子后飛行器開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度大小。[解析](1)以氧離子為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)能定理，有2eU＝12mv2，所以，氧離子速度為v＝2eU(2)設(shè)每秒鐘射出的氧離子數(shù)為N，則發(fā)射功率可表示為P＝NΔEk＝2NeU所以，每秒射出的氧離子數(shù)為N＝P2(3)以氧離子和飛行器組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)飛行器的反沖速度為v1，取飛行器的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律，t時(shí)間內(nèi)有0＝Mv1＋Ntm(－v)飛行器的加速度為a＝v可得a＝PM[答案](1)2eUm(2)P2eU回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：1．反沖過(guò)程中以相互作用的兩部分為系統(tǒng)是否滿足動(dòng)量守恒？提示：滿足。2．火箭的工作原理是什么？提示：反沖原理。3．應(yīng)用反沖原理分析火箭發(fā)射時(shí)，研究對(duì)象是什么？提示：箭體和噴出的氣體。航天員太空行走太空行走又稱為出艙活動(dòng)。是載人航天的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是載人航天工程在軌道上安裝大型設(shè)備、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、施放衛(wèi)星、檢查和維修航天器的重要手段。要實(shí)現(xiàn)太空行走這一目標(biāo)，需要諸多的特殊技術(shù)保障。幫助航天員實(shí)現(xiàn)太空行走的是自足式手提機(jī)動(dòng)噴射器。這個(gè)裝置主要由兩個(gè)氧氣儲(chǔ)罐和一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器組成，重3.4kg，其中高壓氧氣推進(jìn)劑重約0.13kg。它每秒能產(chǎn)生約181N的推力，行進(jìn)速度為1.82m/s，相當(dāng)于普通人慢跑的速度。該裝置有3個(gè)噴管，2個(gè)噴管對(duì)著后方，1個(gè)噴管對(duì)著前方。開(kāi)動(dòng)對(duì)著后方的2個(gè)噴管，即可推著航天員向前移動(dòng)，開(kāi)動(dòng)對(duì)著前方的1個(gè)噴管，即可停止移動(dòng)。1．航天員太空行走用到的自足式手提機(jī)動(dòng)噴射器的原理是什么？提示：反沖原理。2．航天員太空行走速度的快慢和什么有關(guān)？提示：手提機(jī)動(dòng)噴射器的噴射速度和噴出氣體的質(zhì)量。課時(shí)分層作業(yè)(五)反沖現(xiàn)象火箭題組一反沖現(xiàn)象1．下列圖片所描述的事例或應(yīng)用中，沒(méi)有利用反沖運(yùn)動(dòng)原理的是()A．噴灌裝置的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)B．章魚在水中前行和轉(zhuǎn)向C．運(yùn)載火箭發(fā)射過(guò)程D．碼頭邊輪胎的保護(hù)作用D[噴灌裝置是利用水流噴出時(shí)的反沖作用而旋轉(zhuǎn)的，章魚在水中前行和轉(zhuǎn)向利用了噴出的水的反沖作用，火箭發(fā)射時(shí)利用噴氣的方式而獲得動(dòng)力，利用了反沖作用，故A、B、C不符合題意；碼頭邊輪胎的作用是延長(zhǎng)碰撞時(shí)間，從而減小作用力，沒(méi)有利用反沖作用，故D符合題意。]2．我國(guó)自行研制的第五代隱形戰(zhàn)機(jī)“殲－20”以速度v0水平向右勻速飛行，到達(dá)目標(biāo)地時(shí)，將質(zhì)量為M的導(dǎo)彈自由釋放，導(dǎo)彈向后噴出質(zhì)量為m、對(duì)地速率為v1的燃?xì)猓瑒t噴氣后導(dǎo)彈的速率為()A．Mv0+mv1M-mB．A[取水平向右為正方向，設(shè)噴氣后導(dǎo)彈的速度大小為vx，導(dǎo)彈在噴出燃?xì)馇昂笏查g根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得Mv0＝－mv1＋(M－m)vx，解得vx＝Mv0+mv13．如圖所示，被一細(xì)線固定的A、B兩個(gè)物體靜止在光滑水平面上，物體A、B之間的彈簧處于壓縮狀態(tài)，但與物體A、B不拴接，且物體A、B的質(zhì)量關(guān)系滿足mA＝2mB。當(dāng)燒斷細(xì)線后，物體A、B的動(dòng)能之比為()A．1∶2B．2∶1C．1∶1D．4∶1A[燒斷細(xì)線后，物體A、B在水平方向上的動(dòng)量守恒，有mAvA＋mBvB＝0，由Ek＝12mv2及mA＝2mB解得EkA∶EkB＝1∶2。題組二火箭4.2022年11月29日23時(shí)08分，我國(guó)神舟十五號(hào)載人飛船發(fā)射取得圓滿成功。在火箭點(diǎn)火發(fā)射瞬間，質(zhì)量為m的燃?xì)庖源笮関的速度在很短時(shí)間內(nèi)從火箭噴口噴出。已知發(fā)射前火箭的質(zhì)量為M，則在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的速度大小為(燃?xì)鈬姵鲞^(guò)程不計(jì)重力和空氣阻力的影響)()A．vB．2vC．MmvD．mD[以向上為正方向，由動(dòng)量守恒定律可得(M－m)v′－mv＝0，解得v′＝mM-mv，D5．(多選)下列關(guān)于火箭的描述正確的是()A．增加單位時(shí)間的燃?xì)鈬娚淞靠梢栽龃蠡鸺耐屏．增大燃?xì)庀鄬?duì)于火箭的噴射速度可以增大火箭的推力C．當(dāng)燃?xì)鈬姵龌鸺龂娍诘乃俣认鄬?duì)于地面為零時(shí)火箭就不再加速D．火箭發(fā)射時(shí)獲得的推力來(lái)自噴出的燃?xì)馀c發(fā)射臺(tái)之間的相互作用AB[設(shè)火箭的總質(zhì)量為M，噴氣前的速率為v0，質(zhì)量為m的燃?xì)庀鄬?duì)于火箭以速率u向后噴出，噴出后火箭的速率為v，則燃?xì)獾膶?duì)地速度為v－u(取火箭的速度方向?yàn)檎较?，由動(dòng)量守恒定律得Mv0＝(M－m)v＋m(v－u)，解得v＝v0＋mMu，所以增大m、u，均可以增大噴氣后火箭的速度v，即增大了火箭的推力，故A、B正確，C錯(cuò)誤；火箭向下急速噴出燃?xì)獾耐瑫r(shí)，氣體對(duì)火箭產(chǎn)生向上的巨大推力，這說(shuō)明推力來(lái)自燃?xì)馀c火箭之間的相互作用，故D錯(cuò)誤。6．如圖所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為()A．v0－v2B．v0＋v2C．v0－m2m1v2D．v0＋m2m1(D[火箭和衛(wèi)星組成的系統(tǒng)在分離時(shí)水平方向上動(dòng)量守恒，規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得(m1＋m2)v0＝m2v2＋m1v1，解得v1＝v0＋m2m1(v0－v2)，D題組三“人船模型”7．(多選)如圖所示，載有物資的、總質(zhì)量為M的熱氣球靜止于距水平地面H的高處，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物資以相對(duì)地面豎直向下的速度v0投出，物資落地時(shí)與熱氣球的距離為d。熱氣球所受浮力不變，重力加速度為g，不計(jì)阻力。下列說(shuō)法正確的是()A．物資落地前，熱氣球與投出的物資組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．投出物資后熱氣球做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．d＝MD．d＝H＋mMAC[物資投出之前，物資和熱氣球所受合外力為零，物資投出后，熱氣球和物資所受合外力不變，則系統(tǒng)所受合外力仍為零，物資落地前，熱氣球與投出的物資組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，選項(xiàng)A正確；投出物資后熱氣球所受合外力向上，則熱氣球向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)物資落地時(shí)熱氣球上升的高度為h，對(duì)物資和熱氣球組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得(M－m)ht＝mHt，解得h＝mHM-m，則d＝H＋h＝H＋m8．如圖所示，一個(gè)傾角為α的直角斜面體靜置于光滑水平面上，斜面體質(zhì)量為M，頂端高度為h。今有一質(zhì)量為m的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，沿光滑斜面下滑，當(dāng)小物體從斜面頂端自由下滑到底端時(shí)，斜面體在水平面上移動(dòng)的距離是()A．mhM+mB．MhM+mC．C[此題屬于“人船模型”問(wèn)題，小物體與斜面體組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，以水平向左為正方向，設(shè)小物體在水平方向上對(duì)地位移大小為s1，斜面體在水平方向上對(duì)地位移大小為s2。有0＝ms1－Ms2，且s1＋s2＝htanα，可得s2＝9．如圖所示，在光滑水平面上甲、乙兩車相向而行，甲的速率為v0，乙的速率也為v0，甲車和車上人的總質(zhì)量為10m，乙車和車上人及貨包的總質(zhì)量為12m，單個(gè)貨包質(zhì)量為m10，為使兩車不相撞，乙車上的人以相對(duì)地面為v＝11v0的速率將貨包拋給甲車上的人，則乙車上的人應(yīng)拋出貨包的最小數(shù)量是(A．10個(gè)B．11個(gè)C．12個(gè)D．20個(gè)A[規(guī)定水平向左為正方向，兩車剛好不相撞即最后兩車速度相等，設(shè)相等的速度為v′。對(duì)兩輛車、兩人以及所有貨包組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得12mv0－10mv0＝(12m＋10m)v′，解得v′＝v011。設(shè)為使兩車不相撞，乙車上的人應(yīng)拋出貨包的最小數(shù)量為n，以乙及乙車上的人和貨包為系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得12mv0＝12m-n·m10v′＋n·m10v，由題知v＝11v0，解得n10．如圖所示，質(zhì)量為M的滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，質(zhì)量為m的小球與滑塊上的懸點(diǎn)O由一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，繩長(zhǎng)為L(zhǎng)。開(kāi)始時(shí)，輕繩處于水平拉直狀態(tài)，小球和滑塊均靜止?，F(xiàn)將小球由靜止釋放，當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，滑塊剛好被一表面涂有黏性物質(zhì)的固定擋板粘住，在極短的時(shí)間內(nèi)速度減為零，小球繼續(xù)向左擺動(dòng)到繩與豎直方向的夾角為60°時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)?；瑝K與小球均視為質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g