（全國通用版）2018-2019高中物理 第十六章 動量守恒定律 第5節(jié) 反沖運動火箭課時作業(yè) 新人教版選修3-5.doc

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第十六章　第五節(jié)　 反沖運動火箭 基礎夯實 一、選擇題(單選題) 1．下列不屬于反沖運動的是(　B　) A．噴氣式飛機的運動 B．直升機的運動 C．火箭的運動 D．反擊式水輪機的運動 解析：直升機運動是飛機螺旋槳與外部空氣作用的結(jié)果，不屬于反沖運動。 2．(陜西省西安電子科技中學2016～2017學年高二下學期月考)運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是(　B　) A．燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭 B．火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動火箭 C．火箭吸入空氣，然后向后推出，空氣對火箭的反作用力推動火箭 D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭 解析：火箭工作的原理是利用反沖運動，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出時，使火箭獲得的反沖速度，故正確答案為選項B。 3．(2017全國卷Ⅰ，14)將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點火升空，50 g燃燒的燃氣以大小為600 m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出。在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)(　A　) A．30 kgm/s B．5.7102 kgm/s C．6.0102 kgm/s D．6.3102 kgm/s 解析：　燃氣從火箭噴口噴出的瞬間，火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒，設燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為p，根據(jù)動量守恒定律，可得p－mv0＝0，解得p＝mv0＝0.050kg600m/s＝30kgm/s，選項A正確。 4．豎直發(fā)射的火箭質(zhì)量為6103kg。已知每秒鐘噴出氣體的質(zhì)量為200kg。若要使火箭最初能得到20m/s2的向上的加速度，則噴出氣體的速度應為(　C　) A．700m/s B．800m/s C．900m/s D．1000m/s 解析：每秒噴出氣體的動量等于火箭每秒增加的動量，即m氣v氣＝m箭v箭，由動量定理得火箭獲得的動力F＝＝＝200v，又F－m箭g＝m箭a，得v＝900m/s。 5．(江西九江一中2015～2016學年高二下學期期中)如圖所示，在光滑的水平地面上有一輛平板車，車的兩端分別站著人A和B，A的質(zhì)量為mA，B的質(zhì)量為mB，mA＞mB。最初人和車都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)在兩人同時由靜止開始相向而行，A和B相對地面的速度大小相等，則車(　C　) A．靜止不動 B．向右運動 C．向左運動 D．左右往返運動 解析：A和B與小車作用過程中系統(tǒng)動量守恒，開始都靜止，總動量為零。由于mA＞mB，兩人速度大小相等，則A向右的動量大于B向左的動量，故小車應向左運動；故選C。 二、非選擇題 6．課外科技小組制作一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運動。假如噴出的水流流量保持為210－4m3/s，噴出速度保持為對地10m/s。啟動前火箭總質(zhì)量為1.4kg，則啟動2s末火箭的速度可以達到多少？已知火箭沿水平軌道運動阻力不計，水的密度是103kg/m3。 答案：4m/s 解析：“水火箭”噴出水流做反沖運動，設火箭原來總質(zhì)量為M，噴出水流的流量為Q，水的密度為ρ，水流的噴出速度為v，火箭的反沖速度為v′，由動量守恒定律得 (M－ρQt)v′＝ρQtv 火箭啟動后2s末的速度為 v′＝＝m/s＝4m/s 7．如圖所示，光滑水平面上有兩輛車，甲車上面有發(fā)射裝置，甲車連同發(fā)射裝置質(zhì)量M1＝1kg，車上另有一個質(zhì)量為m＝0.2kg的小球。甲車靜止在平面上，乙車以v0＝8m/s的速度向甲車運動，乙車上有接收裝置，總質(zhì)量M2＝2kg，問：甲車至少以多大的水平速度將小球發(fā)射到乙車上，兩車才不會相撞？(球最終停在乙車上) 答案：25m/s 解析：要使兩車不相撞，則兩車速度相等。以三者為系統(tǒng)，動量守恒：0＋M2v0＝(M1＋m＋M2)v共，解得v共＝5m/s，以球與乙車為系統(tǒng)，動量守恒：M2v0－mv＝(m＋M2)v共，解得v＝25m/s。 能力提升 一、選擇題(單選題) 1．(湖北黃岡市黃梅二中2016～2017學年高二下學期期中)有一條捕魚小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長，一位同學想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量，他進行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，用卷尺測出船后退的距離d，然后用卷尺測出船長L。已知他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量為(　B　) A． B． C． D． 解析：設人走動時船的速度大小為v，人的速度大小為v′，人從船尾走到船頭所用時間為t，取船的速度為正方向。 則v＝，v′＝， 根據(jù)動量守恒定律得：Mv－mv′＝0， 解得，船的質(zhì)量：M＝，故選B。 2．(山東壽光實驗中學2015～2016學年高二下學期質(zhì)檢)如圖所示，設質(zhì)量為M的導彈運動到空中最高點時速度為v0，突然炸成兩塊，質(zhì)量為m的一塊以速度v沿v0的方向飛去，則另一塊的運動(　C　) A．一定沿v0的方向飛去 B．一定沿v0的反方向飛去 C．可能做自由落體運動 D．以上說法都不對 解析：根據(jù)動量守恒得v′＝，mv可能大于、小于或等于Mv0，所以v′可能小于、大于或等于零。 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)，大球開始靜止在光滑水平面上。當小球從如圖所示的位置無初速度沿內(nèi)壁滾到最低點時，大球移動的距離是(　B　) A． B． C． D． 解析：由水平方向平均動量守恒有：mx小球＝2mx大球，又x小球＋x大球＝R，所以x大球＝R。 4．如圖所示，滑槽M1與滑塊M2緊靠在一起，靜止于光滑的水平面上。小球m從M1的右上方無初速度地下滑，當m滑到M1左方最高處時，M1將(　B　) A．靜止 B．向左運動 C．向右運動 D．無法確定 解析：小球m和滑槽M1、滑塊M2三個物體構(gòu)成一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在水平方向所受的合外力為0，所以系統(tǒng)水平方向動量守恒，小球m下滑前系統(tǒng)總動量為0，小球m下滑后和滑槽M1作用，滑槽M1和滑塊M2作用，作用結(jié)果使滑塊M2向右運動，有向右的動量。當m滑到M1左方最高點時，小球m和滑槽M1的相對速度為0，但小球m和滑槽M1這個整體向左運動，有向左的動量，這樣才能保證系統(tǒng)水平總動量為0。故選項B正確。 5．如圖所示，裝有炮彈的火炮總質(zhì)量為m1，炮彈的質(zhì)量為m2，炮彈射出炮口時對地的速率為v0，若炮管與水平地面的夾角為θ，則火炮后退的速度大小為(設水平面光滑)(　C　) A．v0 B． C． D． 解析：火炮發(fā)射炮彈的過程中水平方向動量守恒，以向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得：m2v0cosθ－(m1－m2)v＝0，解得v＝。故選C。 二、非選擇題 6．以初速度v0與水平方向成60角斜向上拋出的手榴彈，到達最高點時炸成質(zhì)量分別為m和2m的兩塊。其中質(zhì)量大的一塊沿著原來的方向以2v0 的速度飛行。 求：(1)質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向； (2)爆炸過程有多少化學能轉(zhuǎn)化為彈片的動能？ 答案：(1)2.5v0，方向與爆炸前速度的方向相反 (2)mv 解析：手榴彈爆炸過程，爆炸力是內(nèi)力，遠大于重力，因此爆炸過程各彈片組成的系統(tǒng)動量守恒，因為爆炸過程火藥的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進而有一部分轉(zhuǎn)化為彈片的動能，所以此過程系統(tǒng)的機械能(動能)增加。 (1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運動，在最高點處爆炸前的速度v1＝v0cos60＝v0。設v1的方向為正方向，如圖所示，由動量守恒定律得： 3mv1＝2mv′1＋mv2 其中爆炸后大塊彈片速度v′1＝2v0， 解得v2＝－2.5v0，“－”號表示v2的速度與爆炸前速度方向相反。 (2)爆炸過程中轉(zhuǎn)化為動能的化學能等于系統(tǒng)動能的增量，ΔEk＝2mv′＋mv－(3m)v＝mv。 7．平板車停在水平光滑的軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨箱邊緣沿水平方向順著軌道方向跳出，落在平板車地板上的A點，距貨箱水平距離為l＝4m，如圖所示。人的質(zhì)量為m，車連同貨箱的質(zhì)量為M＝4m，貨箱高度為h＝1.25m。求車在人跳出后到落到地板前的反沖速度為多大。 答案：1.6m/s 解析：人從貨箱邊跳離的過程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動量守恒，設人的水平速度是v1，車的反沖速度是v2，取向右為正方向，則mv1－Mv2＝0，解得v2＝v1， 人跳離貨箱后做平拋運動，車以v2做勻速運動，運動時間為t＝＝s＝0.5s。 在這段時間內(nèi)人的水平位移s1和車的位移s2分別為s1＝v1t，s2＝v2t，s1＋s2＝l 即v1t＋v2t＝l，則v2＝＝m/s＝1.6m/s。