2019-2020年高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭練習(xí) 新人教版選修3-51反沖根據(jù)動(dòng)量守恒定律，一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂成為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)這個(gè)現(xiàn)象叫作反沖2火箭(1)噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了反沖的原理，它們都是靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度的(2)設(shè)火箭在時(shí)間t內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量是m，噴出燃?xì)獾乃俣仁莡，噴出燃?xì)馇盎鸺|(zhì)量是m，則由動(dòng)量守恒定律知火箭獲得的速度v_u可見(jiàn)，火箭噴出燃?xì)獾乃俣萿越大，火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量(即噴出燃?xì)馇暗馁|(zhì)量)之比越大，火箭獲得的速度越大1下列不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是(B)A噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng) B直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)C火箭的運(yùn)動(dòng) D反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)解析：噴氣式飛機(jī)和火箭都是靠噴出氣體，通過(guò)反沖獲得前進(jìn)的動(dòng)力；反擊式水輪機(jī)靠水輪擊打水，通過(guò)反沖獲得動(dòng)力；直升機(jī)運(yùn)動(dòng)是飛機(jī)螺旋槳與外部空氣作用的結(jié)果，不屬于反沖運(yùn)動(dòng)2(多選)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飛行速度(AC)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解析：設(shè)原來(lái)火箭的總質(zhì)量為M，噴出的氣體質(zhì)量為m，速度是v，剩余的質(zhì)量(Mm)的速度是v，由動(dòng)量守恒得出：(Mm)vmv得：v，由該式可知：m越大，v越大，v越大故A、C正確3手持鐵球的跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳后，欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，可在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，將手中的鐵球(C)A豎直向上拋出 B向前方拋出C向后方拋出 D向左方拋出解析：欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，則應(yīng)增大水平速度，即增大水平方向的動(dòng)量，所以可將鐵球向后拋出，人和鐵球的總動(dòng)量守恒，因?yàn)殍F球的動(dòng)量向后，所以人向前的動(dòng)量增加4如圖所示，船靜止在平靜的水面上，船前艙有一抽水機(jī)，抽水機(jī)把前艙的水均勻地抽往后艙，不計(jì)水的阻力，下列說(shuō)法中正確的是(B)A若前后艙是分開(kāi)的，則前艙將向后加速運(yùn)動(dòng)B若前后艙是分開(kāi)的，則前艙將向前加速運(yùn)動(dòng)C若前后艙不分開(kāi)，則船將向后加速運(yùn)動(dòng)D若前后艙不分開(kāi)，則船將向前加速運(yùn)動(dòng)解析：前后艙分開(kāi)時(shí)，前艙和抽出的水相互作用，靠反沖作用前艙向前加速運(yùn)動(dòng)，若不分開(kāi)，前后艙和水是一個(gè)整體，則船不動(dòng)5假設(shè)一個(gè)小型宇宙飛船沿人造地球衛(wèi)星的軌道在高空中繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果飛船沿其速度相反的方向拋出一個(gè)質(zhì)量不可忽略的物體A，則下列說(shuō)法正確錯(cuò)誤的是(A)AA與飛船都可能沿原軌道運(yùn)動(dòng)BA與飛船都不可能沿原軌道運(yùn)動(dòng)CA運(yùn)動(dòng)的軌道半徑可能減小，也可能增加DA可能沿地球半徑方向豎直下落，而飛船運(yùn)行的軌道半徑將增大解析：拋出物體A后，由反沖原理知飛船速度變大，所需向心力變大，從而飛船做離心運(yùn)動(dòng)離開(kāi)原來(lái)軌道，半徑增大；物體A的速率可能比原來(lái)的速率大，也可比原來(lái)的速率小或相等，也可能等于零從而豎直下落6一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)后，離開(kāi)月球的過(guò)程中，由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一定傾角的直線飛行，先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得動(dòng)力，以下關(guān)于噴氣方向的說(shuō)法正確的是(C)A探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，向后噴射B探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴射C探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴射D探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴射分析：要航天器沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行，要么所受合力為0(勻速直線運(yùn)動(dòng))，要么所受合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同(勻加速直線運(yùn)動(dòng))解析： 航天器在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭茉虑蛞Φ淖饔茫瑖姎馑a(chǎn)生的推力一方面要平衡月球的引力，另一方面還要提供加速的動(dòng)力，即沿著后下方某一個(gè)方向噴氣，所以A、B錯(cuò)； 航天器在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭茉虑蛞Φ淖饔?，噴氣產(chǎn)生的推力只要平衡月球的引力即可(豎直向下噴氣)，C對(duì)、D錯(cuò)7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(shí)對(duì)地的速度為v0，若炮筒與水平地面的夾角為，則炮車(chē)后退的速度大小為(B)A.v0 B.C. D.解析：發(fā)射炮彈時(shí)，炮車(chē)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(shí)炮彈與炮車(chē)間的相互作用力，故系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，由mv0cos (Mm)v，得v .8(多選)向空中發(fā)射一物體，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)此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a塊的速度方向仍沿原來(lái)的方向，則(CD)Ab的速度方向一定與原速度方向相反B從炸裂到落地的這段時(shí)間里，a飛行的水平距離一定比b的大Ca、b一定同時(shí)到達(dá)水平地面D在炸裂過(guò)程中，a、b受到的力的大小一定相等解析：爆炸后系統(tǒng)的總機(jī)械能增加，但不能確定a、b兩塊的速度大小，所以A、B不能確定；因炸開(kāi)后兩者都做平拋運(yùn)動(dòng)，且高度相同，故C對(duì)；由牛頓第三定律知D對(duì)9質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為2m的平板小車(chē)上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車(chē)所受地面阻力的大小與車(chē)對(duì)地面壓力的大小成正比當(dāng)車(chē)速為v0時(shí)，人從車(chē)上以相對(duì)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(jì)，則能正確表示車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象為(B)分析：人和車(chē)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(dòng)，當(dāng)車(chē)速為v0時(shí)，人從車(chē)上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下跳離前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，求得車(chē)的速度解析：人和車(chē)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(dòng)，當(dāng)車(chē)速為v0時(shí)，人從車(chē)上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下，跳離前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，規(guī)定車(chē)的速度方向?yàn)檎较?，則有(m2m)v02mv(mv0)，得v2v0，人跳車(chē)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，車(chē)所受地面阻力的大小與車(chē)對(duì)地面壓力的大小成正比，所以人跳車(chē)前后車(chē)的加速度不變，所以能正確表示車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象是B.故選B.點(diǎn)評(píng)：解決該題關(guān)鍵要知道跳離前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较蛄械仁角蠼?0如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的玩具蛙，蹲在質(zhì)量為M的小車(chē)的細(xì)桿上，小車(chē)放在光滑的水平桌面上，若車(chē)長(zhǎng)為L(zhǎng)，細(xì)桿高為h且位于小車(chē)的中點(diǎn)，試求：當(dāng)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：蛙跳出后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，蛙與車(chē)組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得Mvmv0，若蛙恰好落在桌面上，則有vtvt，上面三式聯(lián)立可求出v.答案：11某宇航員在太空站內(nèi)做了如下實(shí)驗(yàn)：選取兩個(gè)質(zhì)量分別為mA0.1 kg、mB0.2 kg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v00.1 m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(解除鎖定沒(méi)有機(jī)械能損失)，兩球仍沿原直線運(yùn)動(dòng)，從彈簧與小球B剛剛分離開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t3.0 s，兩球之間的距離增加了s2.7 m，求彈簧被鎖定時(shí)的彈性勢(shì)能Ep.解析：取A、B為系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒得：(mAmB)v0mAvAmBvB，又根據(jù)題意得：vAtvBts，由兩式聯(lián)立得：vA0.7 m/s，vB0.2 m/s.由機(jī)械能守恒得：.代入數(shù)據(jù)解得：Ep0.027 J答案：彈簧被鎖定時(shí)的彈性勢(shì)能是0.027 J12兩只小船質(zhì)量分別為m1500 kg，m21 000 kg，它們平行逆向航行，航線鄰近，當(dāng)它們頭尾相齊時(shí)，由每一只船上各投質(zhì)量m50 kg的麻袋到對(duì)面的船上，如圖所示，結(jié)果載重較輕的一只船停了下來(lái)，另一只船則以v8.5 m/s的速度沿原方向航行，若水的阻力不計(jì)，則在交換麻袋前兩只船的速率v1_，v2_解析：以載重較輕的船的速度v1為正方向，選取載重較輕的船和從載重較重的船投過(guò)去的麻袋組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，如題圖所示，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：(m1m)v1mv20，即：450v150v20，選取載重較重的船和從載重較輕的船投過(guò)去的麻袋組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：mv1(m2m)v2m2v，即50v1950v21 0008.5，選取兩船、兩個(gè)麻袋組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象有：m1v1m2v2m2v，即500v11 000v21 0008.5，聯(lián)立式中的任意兩式解得：v11 m/s，v29 m/s.答案：1 m/s9 m/s點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解這類(lèi)由多個(gè)物體構(gòu)成系統(tǒng)的問(wèn)題的關(guān)鍵是合理選取研究對(duì)象，有時(shí)選取某部分物體為研究對(duì)象，有時(shí)選取全部物體為研究對(duì)象