（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng)火箭課時(shí)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(yùn)動(dòng)火箭 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(單選題) 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：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．(陜西省西安電子科技中學(xué)2016～2017學(xué)年高二下學(xué)期月考)運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是(　B　) A．燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭 B．火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動(dòng)火箭 C．火箭吸入空氣，然后向后推出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭 D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動(dòng)火箭 解析：火箭工作的原理是利用反沖運(yùn)動(dòng)，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵鰰r(shí)，使火箭獲得的反沖速度，故正確答案為選項(xiàng)B。 3．(2017全國(guó)卷Ⅰ，14)將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)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?xì)鈴幕鸺龂娍趪姵龅乃查g，火箭和燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為p，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可得p－mv0＝0，解得p＝mv0＝0.050kg600m/s＝30kgm/s，選項(xiàng)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(yīng)為(　C　) A．700m/s B．800m/s C．900m/s D．1000m/s 解析：每秒噴出氣體的動(dòng)量等于火箭每秒增加的動(dòng)量，即m氣v氣＝m箭v箭，由動(dòng)量定理得火箭獲得的動(dòng)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(xué)年高二下學(xué)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?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在兩人同時(shí)由靜止開始相向而行，A和B相對(duì)地面的速度大小相等，則車(　C　) A．靜止不動(dòng) B．向右運(yùn)動(dòng) C．向左運(yùn)動(dòng) D．左右往返運(yùn)動(dòng) 解析：A和B與小車作用過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，開始都靜止，總動(dòng)量為零。由于mA＞mB，兩人速度大小相等，則A向右的動(dòng)量大于B向左的動(dòng)量，故小車應(yīng)向左運(yùn)動(dòng)；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(yùn)動(dòng)。假如噴出的水流流量保持為210－4m3/s，噴出速度保持為對(duì)地10m/s。啟動(dòng)前火箭總質(zhì)量為1.4kg，則啟動(dòng)2s末火箭的速度可以達(dá)到多少？已知火箭沿水平軌道運(yùn)動(dòng)阻力不計(jì)，水的密度是103kg/m3。 答案：4m/s 解析：“水火箭”噴出水流做反沖運(yùn)動(dòng)，設(shè)火箭原來(lái)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(dòng)量守恒定律得 (M－ρQt)v′＝ρQtv 火箭啟動(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)，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(huì)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(dòng)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(dòng)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(xué)年高二下學(xué)期期中)有一條捕魚小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(zhǎng)，一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)定它的質(zhì)量，他進(jìn)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(cè)出船后退的距離d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)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(shè)人走動(dòng)時(shí)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(shí)間為t，取船的速度為正方向。 則v＝，v′＝， 根據(jù)動(dòng)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(shí)驗(yàn)中學(xué)2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期質(zhì)檢)如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)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(yùn)動(dòng)(　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(yùn)動(dòng) D．以上說(shuō)法都不對(duì) 解析：根據(jù)動(dòng)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(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(　B　) A． B． C． D． 解析：由水平方向平均動(dòng)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(wú)初速度地下滑，當(dāng)m滑到M1左方最高處時(shí)，M1將(　B　) A．靜止 B．向左運(yùn)動(dòng) C．向右運(yùn)動(dòng) D．無(wú)法確定 解析：小球m和滑槽M1、滑塊M2三個(gè)物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)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(dòng)量守恒，小球m下滑前系統(tǒng)總動(dòng)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(yùn)動(dòng)，有向右的動(dòng)量。當(dāng)m滑到M1左方最高點(diǎn)時(shí)，小球m和滑槽M1的相對(duì)速度為0，但小球m和滑槽M1這個(gè)整體向左運(yùn)動(dòng)，有向左的動(dòng)量，這樣才能保證系統(tǒng)水平總動(dòng)量為0。故選項(xiàng)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(shí)對(duì)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(shè)水平面光滑)(　C　) A．v0 B． C． D． 解析：火炮發(fā)射炮彈的過(guò)程中水平方向動(dòng)量守恒，以向右為正方向，根據(jù)動(dòng)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(dá)最高點(diǎn)時(shí)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(lái)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(guò)程有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)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(guò)程，爆炸力是內(nèi)力，遠(yuǎn)大于重力，因此爆炸過(guò)程各彈片組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，因?yàn)楸ㄟ^(guò)程火藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，進(jìn)而有一部分轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)能，所以此過(guò)程系統(tǒng)的機(jī)械能(動(dòng)能)增加。 (1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)處爆炸前的速度v1＝v0cos60＝v0。設(shè)v1的方向?yàn)檎较颍鐖D所示，由動(dòng)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(hào)表示v2的速度與爆炸前速度方向相反。 (2)爆炸過(guò)程中轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的化學(xué)能等于系統(tǒng)動(dòng)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(diǎn)，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(guò)程，系統(tǒng)(人、車和貨箱)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)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(yùn)動(dòng)，車以v2做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝＝s＝0.5s。 在這段時(shí)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。