高二物理 反沖運(yùn)動火箭 典型例題解析

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1、反沖運(yùn)動 火箭 典型例題解析 【例1】 如圖54－1所示是A、B兩滑塊在同一直線上發(fā)生碰撞前后的部分閃光照片的示意圖． A、B兩滑塊的質(zhì)量分別為0.14kg、0.22kg，所用標(biāo)尺的最小刻度是0.5cm，閃光照相的快慢是每秒拍攝10次，試根據(jù)圖示回答： (1)作用前后滑塊A動量的增量是多少？方向怎樣？ (2)碰撞前后，A、B的系統(tǒng)總動量是否守恒？ 解析：從A、B兩滑塊位置的變化可知，作用前B是靜止的，A向右運(yùn)動；作用后B向右運(yùn)動，A向左運(yùn)動，以向右為正． 碰撞過程中A的動量增量ΔpA＝mAv′A－mAvA＝0.14×(－0.05)－0.14×0.5＝－0.077(kg

2、·m/s)，負(fù)號表示方向與規(guī)定的正方向相反，即向左． (2)碰撞前總動量p＝mAvA＝0.14×0.5＝0.07(kg·m/s) p＝p′，作用前后動量守恒． 點(diǎn)撥：從圖中能分辨出在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)滑塊位置的變化是解題的關(guān)鍵． 【例2】 一個(gè)靜止的質(zhì)量為M的不穩(wěn)定原子核，放射出一個(gè)質(zhì)量為m的粒子，粒子離開原子核時(shí)相對核的速度為v0，則原子核剩余部分的速度為 [ ] A．v0 解析：正確答案為C 點(diǎn)撥；由于原子核放射出粒子的過程極為短暫，其它外力的沖量均可不計(jì)，整個(gè)原子核為系統(tǒng)總動量守恒．原子核放出粒子后，剩余部分獲得反沖的速度，設(shè)所求的反沖速率為v′，以放射出的粒子

3、運(yùn)動方向?yàn)檎瑒t粒子的對地速度為(v0－v′)，剩余部分原子核的對地速度為－v′，由動量守恒定律得0＝m(v0－v′)＋(M－m)·(－v′)，所以 對選定的系統(tǒng)應(yīng)用動量守恒定律解題時(shí)，作用前后各物體的速度都應(yīng)相對同一慣性參考系，一般都以地面為參考系，粒子以相對原物的速度離開是指相對作用以后原物的速度． 【例3】 在光滑的水平面上用一個(gè)小球先后以相同的速率跟原來靜止的A、B、C三球發(fā)生正碰．與A球相碰后，小球仍然沿原方向運(yùn)動；與B球相碰后，小球停止運(yùn)動；與C球相碰后，小球被彈向反向運(yùn)動．那么A、B、C三球所獲得的動量大小比較正確的是 [ ] A．pA＝pB＝pC B．pA

4、＞pB＞pC C．pA＜pB＜pC D．因不知道被碰的三球質(zhì)量，所以無法比較． 點(diǎn)撥：將入射的小球與被碰球?yàn)橄到y(tǒng)，系統(tǒng)的總動量守恒，入射小球動量的變化與被碰球動量的變化滿足大小相等，方向相反． 參考答案 例3 C 【例4】 火箭噴氣發(fā)動機(jī)每次噴出質(zhì)量m＝0.2kg的氣體，噴出的氣體相對地面的速度為v＝1000m/s，設(shè)火箭的初始質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動機(jī)每秒噴氣20次，若不計(jì)地球?qū)λ囊ψ饔煤涂諝庾枇ψ饔茫蠡鸺l(fā)動機(jī)工作5s后火箭的速度達(dá)多大？ 點(diǎn)撥：以火箭(包括在5s內(nèi)要噴出的氣體)為系統(tǒng)，系統(tǒng)的總動量守恒，以火箭的運(yùn)動方向?yàn)檎?，則5s后火箭的動量為(M－m

5、×20×5) v′，所噴出的氣體動量為－(m×20×5)v． 參考答案 71.4m/s 跟蹤反饋 1．在光滑水平面上，A、B兩物體在一直線上相向運(yùn)動，碰撞后粘合在一起，若碰前A、B的動量大小分別為6kg·m/s、14kg·m/s，碰撞中B的動量減少了6kg·m/s，則A、B兩球在碰撞前的速率之比為 [ ] A．3∶7 B．3∶4 C．2∶7 D．7∶4 2．向空中斜向上發(fā)射一物體，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)物體的速度恰好沿水平方向時(shí)，物體炸裂成a、b兩塊，若質(zhì)量較大的一塊a的速度方向仍沿原來的方向，則 [ ] A．b的速度方向一定與原速度方向相反．

6、 B．從炸裂到落地這段時(shí)間里，a飛行的水平距離一定比b的大 C．a(chǎn)、b一定同時(shí)到達(dá)水平地面 D．炸裂后a、b的動量大小相等，方向相反． 3．甲、乙兩個(gè)溜冰者，質(zhì)量分別為48kg和50kg，甲手里拿著質(zhì)量為2kg的球，兩人均以2m/s的速度在冰面上相向滑行，為避免相撞，甲將手中的球傳給乙，乙再將球傳給甲，經(jīng)過幾個(gè)來回后，乙的速度為零，則這時(shí)的甲的速度為_______m/s． 4．某炮車的質(zhì)量為M，炮彈的質(zhì)量為m，靜止在水平地面上，現(xiàn)將該炮彈沿水平方向發(fā)射出去，設(shè)炮彈水平射出炮口時(shí)相對炮車的速度為U，在發(fā)射過程中炮彈與炮車間的相互作用力遠(yuǎn)大于炮車所受地面給它的阻力，求由于發(fā)射炮彈炮車所獲得的反沖速度． 參考答案