高中物理选修3-5课时作业2：16.5反冲运动 火箭
高中物理选修3-5精品课件2：16.5 反冲运动 火箭
3.(考查反冲运动中速度的相对性)有一炮艇总质量为M,以速度v1
匀速行驶,从艇上沿前进方向水平射出一颗质量为m的炮弹,已知炮 弹相对于炮艇的速度为v',不计水的阻力。若发射后炮艇的速度为 v2,则它们的关系为( )。 A.(M+m)v2+m(v'-v1)=Mv1 B.(M-m)v2+m(v'+v1)=Mv1 C.(M-m)v2+mv'=Mv1 D.(M-m)v2+m(v'+v2)=Mv1
主题2:火箭 情景:“长征五号”是中国研制的新一代无毒、无污染、 高性能、低成本和大推力的重型运载火箭系列,在“长征 五号”大型运载火箭和海南文昌航天发射基地问世后,中 国航天将具备将1.2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道,1.8 吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道的能力,推动 中国空间应用产业、载入航天技术和天文科学的发展,也 必将大大提高中国在国际航天发射市场上的竞争能力。
问题:你了解火箭的原理和性能参数吗?
主题3:探究反冲与碰撞的联系与区别 问题:(1)反冲运动与一维碰撞有什么相同之处? (2)反冲运动与一维碰撞过程中机械能的变化有什么不同 ? 解答:(1)反冲运动与一维碰撞都是短时间内进行的,且系 统内力远大于外力,系统动量守恒。(2)一维碰撞的过程 中,机械能可能不变,也可能减少,但不会增加;而反冲运 动过程中,机械能有时不变,但更多的时候是增加的。 知识链接:在反冲、碰撞、爆炸的过程中,相互作用力常 为变力,作用力大,一般内力远大于外力,动量近似守恒。
,另一部分必然向②____相__反_____的方向运动,这种现象叫
作反冲。
(2)举出几个生活中反冲现象的例子:③___章__鱼__运__动____、
人教版高中物理选修3-516.5反冲火箭名师精编作业(2)
2017-2018学年度人教版选修3-5� 16.5反冲火箭 作业（2）1．如图所示，材料相同，半径为r 的薄壳小圆球，放在半径为R 的薄壳大圆球内，开始时二者均静止在光滑水平面上，当小圆球由图示位置无初速度释放，直至小圆球滚到最低点时，大圆球移动的距离为A.B.C.D.2．一炮弹质量为m ，以一定的倾角斜向上发射，达到最高点时速度大小为v ，方向水平。
炮弹在最高点爆炸成两块，其中质量为14m 的一块恰好做自由落体运动，则爆炸后另一块瞬时速度大小为A. vB. 43v C. 34v D. 03．如图所示，一枚手榴弹开始时在空中竖直下落，到某位置时爆炸成a 、b 两块，已知两块同时落地，其中a 落地时飞行的水平距离OA 大于b 落地时飞行的水平距离OB ，下列说法中正确的是（ ）A. 爆炸瞬间a 、b 两块的速度变化量大小相等B. a 、b 两块落地时的速度大小相等C. 爆炸瞬间a 、b 两块的动量变化量大小相等D. 爆炸瞬间a 、b 两块的动能变化量相等 4．一质量为M 的航天器正以速度v 0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v 1，加速后航天器的速度大小为v 2，则喷出气体的质量m 为( )A.B. C.D. 5．某人在一只静止的小船上练习射击，船、人连同枪（不包括子弹）及靶的总质量为M ，枪内有n 颗子弹，每颗子弹的质量为m ，子弹水平射出枪口相对于地的速度为v 0，A. 0B.nmv M C. 0mv MD. 0nmv M nm+6．如图所示，物体A 、B 的质量分别为m 、2m ，物体B 置于水平面上，B 物体上部半圆型槽的半径为R ，将物体A 从圆槽右侧顶端由静止释放，一切摩擦均不计。
则A. 能到达B 圆槽的左侧最高点B. A 运动到圆槽的最低点时AC. A 运动到圆槽的最低点时BD. B 7．光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A ，斜面质量为M 、底边长为L ，如图所示。
人教版选修3-5 16.5 反冲运动 火箭 作业
课后提升作业【基础达标练】1.(2018·济宁高二检测)如图所示,设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0,突然炸成两块,质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去,则另一块的运动( )A.一定沿v0的方向飞去B.一定沿v0的反方向飞去C.可能做自由落体运动D.以上说法都不对【解析】选C。
根据动量守恒得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,故C正确。
2.(2018·衡水高二检测)小车上装有一桶水,静止在光滑水平地面上,如图所示,桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门,分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)。
要使小车向前运动,可采用的方法是( )A.打开阀门S1B.打开阀门S2C.打开阀门S3D.打开阀门S4【解析】选B。
根据反冲特点,当阀门S2打开时,小车将受到向前的推力,从而向前运动,故B项正确,A、C、D均错。
3.步枪的质量为4.1 kg,子弹的质量为9.6 g,子弹从枪口飞出时的速度为865 m/s,步枪的反冲速度为( )A.2 m/sB.1 m/sC.3 m/sD.4 m/s【解析】选A。
由动量守恒定律:Mv1-mv2=0,得v1=m/s=2 m/s。
4.将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。
忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )A.v0B.v0C.v0D.v0【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)火箭模型在极短时间点火升空,遵循动量守恒定律。
(2)明确点火前后两个状态下研究对象的动量。
【解析】选D。
火箭模型在极短时间点火,设火箭模型获得速度为v,据动量守恒定律有0=(M-m)v-mv0,得v=v0,故选D。
5.(2018·德州高二检测)质量为m、半径为R的小球,放在半径为2R、质量为2m的大空心球内,大球开始静止在光滑水平面上。
最新人教版高中物理选修3-5：16.5 反冲运动 火箭 知识点总结及课时练习
5反冲运动火箭记一记反冲运动火箭知识体系一个物理概念——反冲运动一种科学思维——动量守恒定律在人船模型中的应用一个实际应用——火箭辨一辨1.农田、园林的喷灌装置利用了反冲的原理．(√)2．火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(×)3．在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．(√)4．火箭获得的速度仅与喷气的速度有关．(×)想一想1.假如在月球上建一飞机场，应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢？提示：应配置喷气式飞机．喷气式飞机利用反冲运动原理，可以在真空中飞行，而螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不能在真空中飞行．2．“人船模型”问题为什么不能以“船”为参考系．提示：“人船模型”中的“船”一般先加速后减速，不是惯性参考系，而动量守恒定律中，各物体的动量必须是相对于同一惯性系．3．“人船模型”问题中“人”启动时和“人”停止时，“船”的受力情况如何？提示：人启动时，船受到人给它的与人运动方向相反的力，所以船向人的反方向运动，人停止时，船受到人给它的制动力，所以停止运动．思考感悟：练一练1.一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动．探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是()A．探测器加速运动时，向后喷射B．探测器加速运动时，竖直向下喷射C．探测器匀速运动时，竖直向下喷射D．探测器匀速运动时，不需要喷射解析：航天探测器通过反冲运动获得动力，可以根据探测器的运动状态结合牛顿第二定律判断合力的情况，由喷气方向可以判断推动力的方向．航天探测器做加速直线运动时，合力应当与运动方向相同，喷气方向应当是向下偏后方向喷射；探测器做匀速直线运动时，合力为零，由于受到月球的万有引力的作用，探测器必然要朝竖直向下的方向喷射，来平衡万有引力，不可能不喷气．故只有选项C正确．答案：C2.如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为m0，当炮筒水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()A.m(v1－v2)＋m v2m B.m0(v1－v2)mC.m(v1－v2)＋2m v2m D.m0(v1－v2)－m(v1－v2)m解析：自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒．设向右为正方向，发射前总动量为m0v1，发射后系统的动量之和为(m0－m)v2＋m(v0＋v2)，则由动量守恒定律可知m 0v 1＝(m 0－m )v 2＋m (v 0＋v 2)解得v 0＝m 0(v 1－v 2)m. 答案：B3．光滑水平面上停有一平板小车，质量为M ，小车上站有质量均为m 的两个人，由于两人朝同一水平方向跳离小车，从而使小车获得一定的速度，则下列说法正确的是( )A ．两人同时以2 m/s 的速度(相对地面)跳离车比先后以2 m/s 的速度(相对地面)跳离车使小车获得的速度要大些B ．上述A 项中，应该是两人一先一后跳离时，小车获得的速度大C ．上述A 项中的结论应该是两种跳离方式使小车获得的速度一样大D ．上述A 项中两种跳离方式使小车获得的速度不相等，但无法比较哪种跳法速度大解析：由于小车和两人所组成的系统动量守恒，两人无论是同时跳离小车或是不同时跳离小车，跳离后两人都有相同的动量，所以无论两个人如何跳离小车，小车最后的动量都一样，即两种跳法，使小车获得的动量相等，所以两种跳离方式使小车获得的速度相同，故正确选项为C.答案：C4.如图所示，质量为m 0的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为R 的半圆形光滑轨道，现将质量为m 的小球在轨道的边缘由静止释放，当小球滑至半圆轨道的最低位置时，小车移动的距离为多少？小球的速度大小为多少？解析：以车和小球组成的系统在水平方向总动量为零且守 恒．当小球滑至最低处时车和小球相对位移是R ，利用“人船模型”可得小车移动距离为m m 0＋mR .设此时小车速度大小为v 1，小球速度大小为v 2，由动量守恒有m 0v 1＝m v 2，由能量守恒有mgR＝12m 0v 21＋12m v 22，解得v 2＝2m 0gR m 0＋m. 答案：m m 0＋m R 2m 0gR m 0＋m要点一 对反冲运动的理解1.[2019·广东联考]将静置在地面上，质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )A.m M v 0B.M m v 0C.M M －m v 0D.m M －mv 0 解析：火箭模型在极短时间点火，设火箭模型获得速度为v ，据动量守恒定律有0＝(M －m )v －m v 0，得v ＝m M －mv 0，故选D. 答案：D2．(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度( )A ．使喷出的气体速度增大B ．使喷出的气体温度更高C ．使喷出的气体质量更大D ．使喷出的气体密度更小解析：设火箭的初动量为p ，原来的总质量为M ，喷出的气体质量为m ，速度大小是v ，剩余的质量(M －m )的速度大小是v ′，由动量守恒得出：p ＝(M －m )v ′－m v ，得：v ′＝p ＋m v M －m，由上式可知：m 越大，v 越大，v ′越大．答案：AC3．[2019·金华检测]“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露．有一个质量为3m 的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v 0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m ，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度是()A．3v0－v B．2v0－3vC．3v0－2v D．2v0＋v解析：在最高点水平方向动量守恒，由动量守恒定律可知，3m v0＝2m v＋m v′，可得另一块的速度为v′＝3v0－2v，故C正确．答案：C4.小车静置在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，人站在车的一端，靶固定在车的另一端，枪离靶的距离为d，如图所示．已知车、人、靶和枪的总质量为M(不包括子弹)，每发子弹质量为m，共n发，每发子弹击中靶后，就留在靶内，且待前一发击中靶后，再打下一发．打完n发后，小车移动的距离为多少？解析：由题意知系统动量守恒，前一发击中靶后，再打下一发，说明发射后一发子弹时，车已经停止运动．每发射一发子弹，车后退一段距离．每发射一发子弹时，子弹动量为m v，由动量守恒定律有：0＝m v－[M＋(n－1)m]Vm v＝[M＋(n－1)m]V设每发射一发子弹车后退x，则子弹相对于地面运动的距离是(d－x)，由动量守恒定律有：m(d－xt)＝[M＋(n－1)m]xt解得：x＝mdM＋nm，则打完n发后车共后退s＝nmdM＋nm.答案：nmd M＋nm要点二人船模型5.[2019·安徽期中]质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长()A.mh M ＋mB.Mh M ＋mC.(M ＋m )h mD.(M ＋m )h M 解析：如图所示，设绳长为L ，人沿软绳滑至地面的时间为t ，由图可知，L ＝x 人＋x 球．设人下滑的平均速度为v 人，气球上升的平均速度为v 球，由动量守恒定律得：0＝M v 球－m v 人，即0＝M (x 球t )－m (x 人t )，0＝Mx 球－mx 人，又有x 人＋x 球＝L ，x 人＝h ，解以上各式得：L ＝M ＋m M h .故D 正确．答案：D 6．[2019·广东期中]人的质量m ＝60 kg ，船的质量M ＝240 kg ，若船用缆绳固定，船离岸1.5 m 时，人可以跃上岸．若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等)( )A ．1.5 mB ．1.2 mC ．1.34 mD ．1.1 m解析：船用缆绳固定时，设人起跳的速度为v 0，则x 0＝v 0t .撤去缆绳，由动量守恒0＝m v 1－M v 2，两次人消耗的能量相等，即动能不变，12m v 20＝12m v 21＋12M v 22，解得v 1＝M M ＋mv 0.故x 1＝v 1t ＝M M ＋mx 0≈1.34 m ，C 正确． 答案：C7．[山东高考题]如图所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不计水的阻力)解析：要使两船不相撞，则甲船上的人接到货物后，甲船的速度应小于或等于乙船抛出货物后的速度．设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为v min，抛出货物后乙船的速度为v1，甲船上的人接到货物后甲船的速度为v2，由动量守恒定律得12m v0＝11m v1－m v min,10m×2v0－m v min＝11m v2为使两船恰不相撞应满足v1＝v2联立以上三式解得v min＝4v0.答案：4v08．如图所示，质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车上的细杆顶端，小车与地面的接触光滑，车长为l，细杆高h，直立于小车的中点，求玩具蛙至少以多大的对地水平速度跳出才能落到地面上？解析：将玩具蛙和小车作为系统，玩具蛙在跳离车的过程中，系统水平方向的总动量守恒，玩具蛙离开杆后，做平抛运动，小车向后做匀速直线运动，在玩具蛙下降高度h的过程中，小车通过的距离与玩具蛙在水平方向通过的距离之和等于l2时，玩具蛙恰能落到地面上．玩具蛙跳离杆时：M v M＝m v m玩具蛙的运动时间为t，则：h＝12gt2根据题意：v m t＋v M t＝l 2解得：v m＝Ml2(M＋m)g2h.答案：Ml2(M＋m)g2h9．[宁夏高考题]两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A和B的倾斜面都是光滑曲面、曲面下端与水平面相切，如图所示．一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止开始下滑，然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度．解析：设物块到达劈A的底端时，物块和A的速度大小分别为v和v A，由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh＝12m v 2＋12M1v2A①M1v A＝m v②设物块在劈B上达到的最大高度为h′，此时物块和B的共同速度大小为v′，物块和劈B在水平方向上动量守恒，由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh′＋12(M2＋m)v′2＝12m v2③m v＝(M2＋m)v′④联立①②③④式得h′＝M1M2h (M1＋m)(M2＋m)答案：M1M2h (M1＋m)(M2＋m)基础达标1.装有炮弹的大炮总质量为M，炮弹的质量为m，炮筒水平放置，炮弹水平射出时相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度大小为()A.mMv0 B.m v0M＋mC.m v0M－mD．v0解析：设炮车后退速度大小为v1，则炮弹对地的水平速度大小为(v0－v1)，根据动量守恒定律，0＝(M－m)v1－m(v0－v1)，所以v1＝mMv0.故正确答案为A.答案：A2．[2019·辽宁检测]质量为m的人站在质量为M、长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边(忽略水的阻力如图所示)．当他向左走到船的左端时，船左端离岸的距离是()A．L B.L M＋mC.MLM＋mD.mLM＋m解析：人和船组成的系统动量守恒，运动时间相同，m v1＝M v2，所以m v1t＝M v2t，即mx1＝Mx2，且有x1＋x2＝L，解得x2＝mLM＋m，选项D正确．答案：D3．一辆小车置于光滑水平桌面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端安一网兜．若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将(空气阻力不计)()A．向左移动一段距离停下B．在原位置不动C．向右移动一段距离停下D．一直向左移动解析：小车静止置于光滑水平面上，初动量为零，且所受合外力为零，系统的动量守恒，所以系统的总动量一直为零．弹丸向右运动时，小车向左运动，弹丸落网停止后，小车也停止运动，选项A正确．答案：A4．[2019·江苏期中]下列图片所描述的事例或应用中，没有利用反冲运动原理的是()解析：喷灌装置是利用水流喷出时的反冲作用而运动的，章鱼在水中前行和转向利用了喷出的水的反冲作用，火箭发射是利用喷气的方式而获得动力的，利用了反冲运动，故A、B、C不符合题意；码头边轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，没有利用反冲作用，故D符合题意．答案：D5.如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，杆的另一端挂在小车支架的O点，用手将小球拉起使轻杆呈水平状态，在小车处于静止的情况下放手使小球摆下，在B处与固定在车上的油泥撞击后粘在一起，则此后小车的运动状态是(车位于光滑路面上)()A．向右运动B．向左运动C．静止不动D．无法判断解析：小车与小球构成的系统水平方向上总动量守恒，刚释放A球时，系统动量为零，当二者粘在一起时，其共同速度也必为零，故只有选项C正确．答案：C6.如图所示，表示质量为m0的密闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是()A．保持静止不动B．向左移动一定距离后恢复静止C．最终向左做匀速直线运动D．先向左移动，后向右移动回到原来位置解析：突然撤去隔板，气体向右运动，汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时，它们之间的作用结束，依动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零，结束时总动量必为零，气体和汽缸都将停止运动，故选项B正确．答案：B7.(多选)如图所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为m0，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时小车AB和木块C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，使C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下说法正确的是()A．弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动B．C与B碰前，C与AB的速率之比为m0mC．C与油泥粘在一起后，AB立即停止运动D．C与油泥粘在一起后，AB继续向右运动解析：弹簧向右推C，C向右运动，同时弹簧向左推A端，小车向左运动，选项A错误；因小车与木块组成的系统动量守恒，C与B碰前，有m v C＝m0v AB，得v C v AB＝m0m，选项B正确；C与B碰撞过程动量守恒，有m v C－m0v AB＝(m0＋m)v，知v＝0，故选项C正确，选项D错误．答案：BC8.(多选)在水面上停着质量为m0的小船的船头和船尾分别站着质量为m1的甲和质量为m2的乙，如图所示，当甲、乙交换位置后，若船长为L，不计水的阻力，下列说法正确的是()A．若m1>m2，船的位移大小为m1－m2m0＋m1＋m2L，向左B．若m1>m2，船的位移大小为m1－m2m0＋m1＋m2L，向右C．若m1＝m2，船的位移为零D．若m2>m1，船的位移大小为m2－m1m0＋m1＋m2L，向右解析：以人船模型分析，先让甲到乙的位置船向左位移大小x1＝m1m0＋m1＋m2L，乙到甲的位置船再向右位移大小x2＝m2m0＋m1＋m2L；若m1>m2，则x1>x2，船向左位移大小为Δx＝x1－x2＝m1－m2m0＋m1＋m2L，选项A正确，选项B错误；若m1<m2，则x1<x2，船向右位移大小为Δx＝x2－x1＝m2－m1m0＋m1＋m2L，选项D正确；若m1＝m2，则Δx＝0，选项C正确．答案：ACD9．[2019·湖北黄冈高三调研]“世界航天第一人”是明朝的万户，如图所示，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆，假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为m v0M－m C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为m2v20g(M－m)2D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒解析：火箭的推力来源于燃气对它的反作用力，选项A错误；以竖直向下为正方向，根据动量守恒定律有0＝m v0－(M－m)v，解得在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为v＝m v0M－m，选项B正确；喷出燃气后，万户及其所携设备做竖直上抛运动，动能转化为重力势能，有12(M－m)v2＝(M－m)gh，解得万户及其所携设备能上升的最大高度为h＝m2v202g(M－m)2，选项C错误；在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能增加，燃料燃烧，将一部分化学能转化为万户及其所携设备的机械能，选项D错误．答案：B能力达标10.某学习小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？解析：由动量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δm v1＝0得：v船＝Δm v1m1＋m2－Δm答案：Δm v1m1＋m2－Δm11．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1.0×103 kg/m3.解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v ′，由动量守恒定律得0＝(M －ρQt )v ′＝ρQt v代入数据解得火箭启动后2 s 末的速度为v ′＝ρQt v M －ρQt ＝103×2×10－4×2×101.4－103×2×10－4×2m/s ＝4 m/s. 答案：4 m/s12．[2019·河南郑州二模]如图甲所示，半径为R ＝0.8 m 的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，A 为轨道最高点，和圆心等高；B 为轨道最低点．在光滑水平地面上紧挨B 点有一静止的平板车，其质量M ＝3 kg ，车足够长，车的上表面与B 点等高，平板车上表面涂有一种特殊材料，物块在上面滑动时，动摩擦因数随物块相对小车左端位移的变化图象如图乙所示．物块(可视为质点)从圆弧轨道最高点A 由静止释放，其质量m ＝1 kg ，g 取10 m/s 2.(1)求物块滑到B 点时对轨道压力的大小；(2)物块相对小车静止时距小车左端多远？解析：(1)物块从A 点滑到B 点的过程中，由机械能守恒定律有mgR ＝12m v 2B代入数据解得v B ＝4 m/s在B 点，由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2B R ，解得轨道对物块的支持力大小F N ＝30 N由牛顿第三定律可知，物块滑到B 点时对轨道的压力大小F ′N ＝F N ＝30 N.(2)物块滑上小车后，由于水平地面光滑，物块与小车组成的系统所受合外力为零，二者相对静止时，由动量守恒定律得m v B ＝(m ＋M )v 代入数据解得v ＝1 m/s由物块和小车组成的系统能量守恒得，系统产生的热量Q ＝12m v 2B －12(m ＋M )v 2 解得Q ＝6 J由功能关系知Q ＝12μ1mgx 1＋μ1mg (x －x 1)将μ1＝0.4，x 1＝0.5 m 代入可解得x ＝1.75 m.答案：(1)30 N (2)1.75 m13．[2019·湖南长沙期中]如图所示，三个质量均为m 的滑块A 、B 、C ，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A 向右的初速度v 0，一段时间后A 与B 发生碰撞，碰撞后A 、B 分别以18v 0、34v 0的速度向右运动，B 再与C 发生碰撞，碰撞后B 、C 粘在一起向右运动．滑块A 、B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B 、C 碰撞后瞬间共同速度的大小．解析：设A 与B 碰撞前A 的速度为v A ，由动量守恒定律得m v A ＝m ·18v 0＋m ·34v 0解得v A ＝78v 0设碰撞前A 克服轨道阻力所做的功为W A ，由动能定理得W A ＝12m v 20－12m v 2A ＝15128m v 20设B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 克服轨道阻力所做的功为W B ，由动能定理得W B ＝12m (34v 0)2－12m v 2B根据题意可知W A ＝W B解得v B ＝218v 0设B 、C 碰撞后瞬间共同速度的大小为v ，由动量守恒定律得m v B ＝2m v可得v ＝v B 2＝2116v 0答案：2116v 014．[2018·全国卷Ⅰ]一质量为m 的烟花弹获得动能E 后，从地面竖直升空．当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E ，且均沿竖直方向运动．爆炸时间极短，重力加速度大小为g ，不计空气阻力和火药的质量．求：(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度． 解析：(1)设烟花弹上升的初速度为v 0，由题给条件有E ＝12m v 20①设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t ，由运动学公式有0－v 0＝－gt ②联立①②式得t ＝1g 2E m ③(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h 1，由机械能守恒定律有 E ＝mgh 1④火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设爆炸后瞬间其速度分别为v 1和v 2.由题给条件和动量守恒定律有14m v 21＋14m v 22＝E ⑤12m v 1＋12m v 2＝0⑥由⑥式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动的部分做竖直上抛运动．设爆炸后烟花弹向上运动的部分继续上升的高度为h 2，由机械能守恒定律有14m v 21＝12mgh 2⑦联立④⑤⑥⑦式得，烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度为h ＝h 1＋h 2＝2E mg .答案：(1)1g 2E m (2)2E mg。
16.5反冲运动火箭步训练题精选（含答案详解）人教版高中物理选修3-5
16.5反冲运动火箭步训练题精选（含答案详解）人教版高中物理选修3-5第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭习题精选一、选择题（1-7为单选，8-12为多选）1.如图所示,质量为M的密闭气缸置于光滑水平面上,缸内有一隔板P,隔板右边是真空,隔板左边是质量为m的高压气体.若将隔板突然抽去,则气缸的运动情况是()A.保持静止B.向左移动一定距离后恢复静止C.最终向左做匀速直线运动D.先向左移动,后向右移动回到原来位置2.一航天器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是()A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气B.探测器加速运动时,竖直向下喷气C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气D.探测器匀速运动时,不需要喷气3.一装有柴油的船静止于水平面上,若用一水泵把前舱的油抽往后舱,如图所示.不计水的阻力,船的运动情况是( )A.向前运动B.向后运动C.静止D.无法确定4.质量为M的火箭,原来以速度v0在太空中飞行,现在突然向后喷出一股质量为Δm的气体,喷出气体相对火箭的速度为v,则喷出气体后火箭的速率为( ) A. B. C. D.5.将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度在很短时间内从火箭喷口喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略) ( )A.30kg·m/sB.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/sD.6.3×102kg·m/s6.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计重1吨左右),一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量,他进行了如下操作:首先将船平行码头自由停泊,然后他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而且轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L.已知他身体的质量为m,则小船的质量为( )A. B.m(L—d) C. D.7.如图所示,小车开始静止于光滑的水平面上,一个小滑块由静止从小车上端高h处沿光滑圆弧面相对于小车向左滑动,滑块能到达左端的最大高度h′( )A.大于hB.小于hC.等于hD.停在中点与小车一起向左运动8. (多选)一气球由地面匀速上升,当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时,下列说法正确的是( )A.气球可能匀速上升B.气球可能相对地面静止C.气球可能下降D.气球运动速度不发生变化9. (多选)质量为m的人在质量为M的小车上从左端走到右端,如图所示,当车与地面摩擦不计时,那么( )A.人在车上行走,若人相对车突然停止,则车也突然停止B.人在车上行走的平均速度越大,则车在地面上移动的距离也越大C.人在车上行走的平均速度越小,则车在地面上移动的距离就越大D.不管人以什么样的平均速度行走,车在地面上移动的距离相同10.(多选)平静的水面上停着一只小船,船头站立着一个人,船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起,这个人向船尾走去,走到船中部他突然停止走动.水对船的阻力忽略不计.下列说法中正确的是( )A.人走动时,他相对于水面的速度大于小船相对于水面的速度B.他突然停止走动后,船由于惯性还会继续走动一小段时间C.人在船上走动过程中,人对水面的位移是船对水面的位移的9倍D.人在船上走动过程中,人的动能是船的动能的8倍11.(多选)如图L16-5-3所示,一小车停在光滑水平面上,车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射,所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出,射击持续了一会儿后停止,则最终小车 ()A.速度为零B.对原静止位置的位移不为零C.将向射击方向做匀速运动D.将向射击相反方向做匀速运动12.(多选)如图L16-5-5所示,在光滑的水平桌面上有质量分别为M=0.6kg和=10.8J弹性m=0.2kg的两个等大的小球甲、乙,中间夹着一个被压缩的具有Ep势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态.现突然释放弹簧,乙球脱离弹簧后滑向与水平桌面相切、半径为R=0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道.g取10m/s2.下列说法正确的是 ()图L16-5-5A.甲球离开轻弹簧时获得的速度为3m/sB.乙球从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·sC.若半圆轨道半径可调,则乙球从B点飞出后落在水平桌面上的水平位移随轨道半径的增大而减小D.弹簧弹开过程,弹力对乙球的冲量大小为1.8N·s二、计算题。
高中物理选修3--5同步精品资料16.5反冲运动火箭作业Word版含答案
1. 运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加快运动的原由是 ()A.燃料焚烧推进空气，空气反作使劲推进火箭B.火箭发动机将燃料焚烧产生的气体向后推出，气体的反作使劲推进火箭C.火箭吸入空气，而后向后推出，空气对火箭的反作使劲推进火箭D.火箭燃料焚烧发热，加热四周空气，空气膨胀推进火箭2.静止的实验火箭，总质量为M，当它以对地速度 v0喷出质量为 m 的高温气体后，火箭的速度为 ()A.- B. --C. D. -3.乌贼靠水管喷水反冲运动，能够获取所需要的速度。
假定原来静止的乌贼在瞬时喷出的水的质量占乌贼喷水前总质量的，喷水后乌贼速度达12 m/s，则喷出的水的速度为( )A . 96 m/s B. 108 m/sC. 12 m/sD. 84 m/s4.一个运动员在地面上跳远，最远可跳 l，假如他立在船头，船头离河岸距离为 l ，船面与河岸表面平齐，他若从船头向岸上跳，下边说法正确的选项是()A . 他不行能跳到岸上B.他有可能跳到岸上C.他先从船头跑到船尾，再返身跑回船头起跳，就能够跳到岸上D. 他先从船头跑到船尾，再返身跑回船头起跳，也没法跳到岸上5. 在圆滑的水平面上停放着一辆平板车，车上站着质量分别为m1和 m2的两个人。
现两人都以同样的对地速度从车尾跳下车。
两人同时跳下车时，车的运动速度为v1;两人先后跳下车时，车的运动速度为v2，则 ()A. 必定有 v1=v 2B. 必定有 v1>v 2C. 必定有 v1<v 2D. 与 m1和 m2的大小相关6. 如下图，质量为 M 的密闭汽缸置于圆滑水平面上，缸内有一隔板 P，隔板右侧是真空，隔板左侧是质量为 m 的高压气体，若将隔板忽然抽去，则汽缸的运动状况是()A . 保持静止不动B. 向左挪动必定距离后恢复静止C. 最后向左做匀速直线运动D. 先向左挪动，后向右挪动回到本来地点7.图示为一空间探测器的表示图， P1、 P2、P3、P4是四个喷气发动机， P1、 P3连线与空间固定坐标系的 x 轴平行， P2、P4的连线与 y 轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器供给推力，但不会使探测器转动。
2020人教新课标选修3-5 16.5反冲运动火箭达标作业(解析版)
16.5反冲运动火箭 达标作业（解析版)1．如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球．开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放．在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是( )A ．小车和小球系统动量守恒B ．小球向右摆动过程小车一直向左加速运动C ．小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动D ．小球摆到最低点时，小车的速度最大2．将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。
在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略） A ．30kg m/s ⋅ B ．5.7×102kg m/s ⋅ C ．6.0×102kg m/s ⋅D ．6.3×102kg m/s ⋅3．人的质量m ＝60kg ，船的质量M ＝240kg ，若船用缆绳固定，船离岸1.5m 时，人可以跃上岸．若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等，两次从离开船到跃上岸所用的时间相等)( )A ．1.5mB ．1.2mC ．1.34mD ．1.1m4．光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面体A ，斜面体质量为M 、底边长为L ，如图所示．将一质量为m 、可视为质点的滑块B 从斜面的顶端由静止释放，滑块B 经过时间t 刚好滑到斜面底端．此过程中斜面对滑块的支持力大小为F N ，则下列说法中正确的是()A．F N=mg cos αB．滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为F N t cos αC．滑块B下滑的过程中A、B组成的系统动量守恒D．此过程中斜面体向左滑动的距离为mM mL5．2019年1月3日早上，“嫦娥四号”探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降，不断接近月球。
在距月面某高度处开始缓速下降，对障碍物和坡度进行识别，并自主避障，30s 后降落在月面。
人教版高中物理选修3-516.5反冲火箭名师精编作业(1)
2017-2018学年度人教版选修3-5� 16.5反冲火箭作业（1）1．某同学学习“反冲运动”后，到商店买来喜庆用品“喜火”进行体验．“喜火”结构如图所示．夜晚燃放时手持秸杆，点燃引信燃烧火药，当火焰从纸质外壳中向后喷出时“喜火”向前飞出，飞行距离可达百米，并在空中划出一道红色曲线．现测得“喜火”总质量为M，如果把连续喷出质量为m的气体简化为一次喷出，气体喷出速度为v，则在忽略地球引力及空气阻力的情况下，“喜火”飞出时的速度大小为（）A. mvM B. MvmC. mvM−mD. MvM−m2．如图所示，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。
若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为( )A. v0＋mM v B. v0＋mM(v0+v)C. v0－mM v D. v0＋mM(v0-v)3．人的质量m＝60kg，船的质量M＝240kg，若船用缆绳固定，船离岸1.5m时，人可以跃上岸。
若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(设两次跳离时间相等，不计水的阻力，两次人消耗的能量相等)( )A. 1.5mB. 1.2mC. 1.34mD. 1.1m4．一只爆竹竖直升空后，在高为h处达到最高点发生爆炸，分为质量不同的两块，两块质量之比为2∶1，其中小的一块获得水平速度v，则两块爆竹落地后相距( )A. 2v√2ℎg B. v√2ℎgC. 3v2√2ℎgD. 2v3√2ℎg5．如图，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点，一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点。
已知小车质量M=3m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.则A. 全程滑块水平方向相对地面的位移R+LB. 全程小车相对地面的位移大小s=14（R+L)C. 滑块m运动过程中的最大速度v m=√2gRD. μ、L、R三者之间的关系为R=4μL6．如图所示，质量为M的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止．由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态．这个人手中拿着一个质量为m的小物体，他以相对飞船为v的速度把小物体抛出，在抛出物体后他相对飞船的速度大小为（）A. mvMB.MvmC.MvmD.mvm M7．如图，长l的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙，初始时它们直立在光滑的水平地面上。
2019-2020学年高二物理人教版选修3-5同步作业：16.5 反冲运动 火箭 Word版含答案
课时5反冲运动火箭对应学生用书P17一、选择题1．(多选)下列属于反冲运动的是()A．喷气式飞机的运动B．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动答案ACD解析反冲现象是一个物体分成两部分，两部分朝相反的方向运动，故直升机不是反冲运动。
2．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是() A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭答案B解析火箭工作的原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故答案为B。
3．一静止的质量为M的原子核，以相对于地的水平速度v放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分反冲运动的速度大小为()A.M vm B.m vM－mC.M－mmv D.M＋mmv答案B解析由动量守恒定律得，m v－(M－m)v′＝0得v′＝m vM－m，因此B正确。
4．一同学在地面上立定跳远的最好成绩是s(m)，假设他站在车的A端，如图所示，想要跳上距离为l(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则()A．只要l<s，他一定能跳上站台B．只要l<s，他有可能跳上站台C．只要l＝s，他一定能跳上站台D．只要l＝s，他有可能跳上站台答案B解析人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于s，故l<s 时，才有可能跳上站台。
故选B。
5．关于反冲运动，下列说法正确的是()A．反冲运动的两个物体系统动量守恒，机械能也守恒B．反冲现象是有害的，应该想办法防止C．直升机的升空应用了反冲的原理D．影响火箭速度大小的因素是喷气速度和质量比答案D解析反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有的系统所受合外力不为零，但由于系统内力远大于外力，所以系统总动量是守恒的，但由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加，A错；反冲不一定有害，关键是看如何利用，B错；直升机的升空是靠螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不属于利用反冲的原理，C错；火箭喷气后增加的速度Δv＝－Δmm u，其中Δm是喷出燃气的质量，m是火箭剩余的质量，u是喷出的燃气相对喷气前火箭的速度，D正确。
高中物理选修3-5-16.5
• 【例5】采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行 速度（ ） • A. 使喷出的气体速度增大 B. 使喷出的气体温度更高 • C. 使喷出的气体质量更大 D. 使喷出的气体密度更小 • （AC）
• 例6 质量为M的平板车静止在水平路面上，车与路面间的 摩擦不计。质量为m的人从车的左端走到右端，已知车长 为L，求在此期间车行的行距离？
学科网
• 【例1】火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气 体相对地的速度v=1000m/s， • 设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑 地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒末的速度 是多大？ • V=13.6m/s
• 【例2】一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放 射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的 速度大小为（ ） • A B • C. • 答案为B。 D.
Mv m
mv M m
M m v m
M m v m
• 例3．抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突 然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速 度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大 小和方 • （- 50m/s）
• 例 4 ．机关枪重 8kg ，射出的子 弹质量为 20 克，若子弹的出口 速度是 1000m/s ，则机枪的后 退速度是多少？
• （一） 火箭 • 1. 火箭：现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反 作用力向前推进的飞行器。 • 2. 火箭的工作原理：动量守恒定理。 • 3. 火箭飞行能达到的最两个因素
• 作业P13
再见
反冲现象
• 喷气飞机 • 火箭 • 打炮
物理选修3-5人教版16.5-反冲运动--火箭
在箭支前端缚火药筒，利用火药向后喷发产生的反作用力把箭发射出去。 这是世界上最早的喷射火器。
二、反冲现象的应用—火箭
最早的载人火箭的记 录是明代一名叫万户 的人，他坐在绑有几 十支火箭的椅子上。 手拿两个大风筝，叫 人点燃火箭，想使自 己飞上天去，但他失 败了，而且为此献出 了生命。他的为科学 献身的精神是令人敬 佩和值得我们学习的。
人走到船尾时，有：
mv1t Mv2t 0 ms1 Ms2
s1 s2 L
(2) 假如人变速走到船头，船后退的距离多少？
mv 1 Mv2 0
m v2 M v1
结论： 船变速后退
v1 v2
S2
S1
L
人相对船运动中一直有：
mv1 Mv2 0 mv1t Mv2t 0
ms1 Ms2 0
(3)在系统满足动量守恒的方向上 , 人、船的位移与质量成反比。
三、“人船模型” 问题
如图所示，质量为M的小船长L，静止于 水面，质量为m 的人从船右端走到船左端， 不计水对船的运动阻力，则:该过程中船将 移动多远？
v1
S船
S人
L
(1) 人匀速行走
mv 1 Mv2 0
v2
m M
v1
v2
结论： 船匀速后退
3．如图所示，装有炮弹的火炮总质量为 m1，炮弹的质 量为 m2，炮弹射出炮口时对地的速率为 v0，若炮管与水平地 面的夹角为 θ，则火炮后退的速度大小为(设水平面光
滑)( )
A.mm12v0 C.mm2v1－0coms2θ
B．mm1－2vm0 2 D．m2vm0c1os θ
【解析】 炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0 ＝m2v0cos θ－(m1－m2)v，得 v＝mm2v1－0coms2θ，故选项 C 正确．
高二物理选修3-5 16.5 反冲运动 火箭(共35张PPT)
喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃 气，可以得到超过音速的飞行速度。
法国幻 影”200 0
美国：F16
美国：隐形“117”
那么火箭在燃料燃尽时所能获得 的最终速度与什么有关呢？ 假设火箭发射前的总质量为M，燃 料燃尽后的质量为m，火箭燃气对地的 喷射速度为v1，燃料燃尽后火箭的飞行 速度v为多大？
火箭模型
在箭支前端缚上火药筒，利 用火药向后喷发产生的反冲作用 力把箭发射出去。
演示
西昌卫星发射中心
简介
西昌卫星发射中心（XSLC）隶属于中 国卫星发射测控中心（CLTC），主要用于 发射地球同步转移轨道（GTO）卫星。 XSLC位于中国西南部的四川省西昌地区， 其总部设在距发射场65公里的西昌市内。 还可发射太阳同步轨道卫星和低轨道卫 星，目前可以发射长征二号E、长征三号、 长征三号甲、长征三号乙等四种我国自行 研制的运载火箭。
目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、英国、中 国、日本、印度和以色列。当今世界上最大的运载火箭是俄 罗斯的“能源”号，它长60米，底部最大直径20米，重3000 多吨，能将120吨的有效载荷送入近地轨道。迄今为止运载 火箭均为一次使用的，成本高。一次发射，少的几千万美元， 多的上亿美元。不能重复使用，资源浪费大。
2．如图所示，一玩具小车携带若干质量为m的弹丸，车和弹 丸的总质量为M(M/m＝20)，在半径为R的水平光滑轨道上以速 度v0做匀速圆周运动，若小车每转一周便沿运动方向相对地面 以恒定速度v(v0/v＝1/5)发射一颗弹丸，则小车发射第几颗弹丸 时静止( ) A．4 B．5 C．8 D．10 解析：设发射第n颗子弹时车静止
MV0=MV+m(v0-u) , v=
2．如图所示，装甲车和其中炮弹的总质量为M，正沿轨道向右匀 速行驶，其速度为v0，发射一枚质量为m的炮弹后，装甲车的速度 变为v，仍向右行驶．若不计轨道的摩擦，求炮弹射出炮口时相对 于炮口的速度是多少？(炮管是水平的) 解析：设相对炮口速度为u则对地速度为u+v.
人教版高中物理选修3-516.5反冲运动火箭名师精编作业(3)
5反冲运动火箭A组1.下列属于反冲运动的是()A.喷气式飞机的运动B.直升机的运动C.火箭的运动D.反击式水轮机的转动解析:直升机是靠空气的推力上升的,而喷气式飞机、火箭、反击式水轮机都是靠自身一部分分离时的反冲向相反方向运动的。
答案:ACD2.在匀速行驶的船上,当船上的人相对于船竖直向上抛出一个物体时,船的速度将(水的阻力不变)()A.变大B.变小C.不变D.无法判定解析:抛出去的物体与在船上相比,水平方向的速度不变,动量不变,所以与之相互作用的船的水平动量不变,即速度不变。
或根据水平方向动量守恒:Mv0=mv0+(M-m)v,得v=v0。
答案:C3.一装有柴油的船静止于水平面上,船前舱进水,堵住漏洞后用一水泵把前舱的油抽往后舱,如图所示,不计水的阻力,船的运行情况是()A.向前运动B.向后运动C.静止D.无法判断解析:可将此题的情景视为“人船模型”,油往后舱抽,相当于“人船模型”中的人从船头走向船尾,船将向前运动,故选项A正确。
答案:A4.如图,一光滑地面上有一质量为M的足够长的木板ab,一质量为m的人站在木板的a端,关于人由静止开始运动到木板的b端(M、N表示地面上原a、b对应的点),下列图示正确的是()解析:根据动量守恒定律,M、m系统动量守恒,对于题中的“人船模型”,各自对地的位移为s M、s m,且有Ms M=ms m,s M+s m=L板长(有时也称为平均动量守恒),以M点为参考,人向右运动,船向左运动,D图是正确的。
答案:D5.一个静止的质量为M的不稳定原子核,当它放射出质量为m、速度为v的粒子后,原子核剩余部分的速度为()A.-vB.C. D.解析:原来静止的原子核,当其中部分以速度v运动,剩余部分将向反方向运动,即做反冲运动。
由反冲原理得0=mv+(M-m)v',v'=。
答案:B6.A、B两船的质量均为m,都静止在平静的湖面上,现A船中质量为m的人,以对地的水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳到A船……经n次跳跃后,人停在B船上,不计水的阻力,则()A.A、B两船速度大小之比为2∶3B.A、B两船(包括人)动量大小之比为1∶1C.A、B两船(包括人)的动能之比为3∶2D.A、B两船(包括人)的动能之比为1∶1解析:人和两船组成的系统动量守恒,两船原来静止,总动量为0,则经过n次跳跃后,A、B 两船(包括人)的动量大小相等,选项B正确;设经过n次跳跃后,A船速度为v A,B船速度为v B,则0=mv A-(m+)v B,得,选项A错误;A船最后获得的动能为E k A=,B船最后获得的动能为E k B=+m)+m)(v A)2=)=E k A,所以,选项C正确,D错误。
人教版高二物理选修3-5 ：16.5反冲运动 火箭同步训练(含答案)
人教版物理选修3-5 16.5反冲运动 火箭同步训练一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）1．将静置在地面上质量为M （含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（ ）A ．m Mv 0 B ．M m v 0 C ．M M m -v 0 D ．m M m -v 0 2．有一艘质量为M =120kg 的船停在静水中，船长 L =3m ，船上一个质量为m =60kg 的人从船头走到船尾。
不计水的阻力，则船在水中移动的距离为（ ）A ．0.5mB ．1mC ．2mD ．3m3．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后各发射一发炮弹，设两炮弹的质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是（ ）A ．动量不变，速度增大B ．动量变小，速度不变C ．动量增大，速度增大D ．动量增大，速度减小4．一质量为M 的烟花斜飞到空中，到最高点时速度为v ，此时烟花炸裂成两块（损失的炸药质量不计），炸裂成的两块速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力，若向前一块的质量为m ，则向前一块的速度大小为（ ）A ．2M v m M -B ．M v M m -C ．22M v M m -D ．22M v m M- 5．质量为M 的热气球吊框中有一质量为m 的人，共同静止在距离地面为h 的高空中，现从气球上放下一根质量不计的软绳，人沿绳子安全滑到地面，在此过程中热气球上升了（ ）A ．m M hB ．M m hC ．m M M +hD ．h6．质量为M 的火箭原来以速度大小0v 在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为m 的气体，喷出气体相对火箭的速度的大小为u ，则喷出后火箭的速率为（ ）A ．0 Mv mu M +B ．0Mv mu M-C ．0Mv mu m +D ．0Mv mu m- 7．如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去．已知甲的质量为45kg ，乙的质量为50kg ．则下列判断正确的是A ．甲的速率与乙的速率之比为 9:10B ．甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为 9:10C ．甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为 1:1D ．甲的动能与乙的动能之比为1:18．如图所示，光滑水平面上A 、B 、C 三个质量均为1 kg 的物体紧贴着放在一起，A 、B 之间有微量炸药．炸药爆炸过程中B 对C 做的功为4 J ，若炸药爆炸过程释放的能量全部转化为三个物体的动能，则炸药爆炸过程中释放出的能量为A ．8 JB ．16 JC ．24 JD ．32 J9．将质量为1.00㎏的模型火箭点火升空，50g 燃烧的燃气以大小为500m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A ．5.7×102kg·m/sB ．25kg·m/sC ．6.0×102kg·m/sD ．6.3×102kg·m/s10．如图所示，半径为R 、质量为M 的1/4 光滑圆槽置于光滑的水平地面上，一个质量为m 的小木从槽的顶端由静止滑下．则木块从槽口滑出时的速度大小为（ ）A B C D二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）11．如图，一艘小船原来静止在平静的水面上，现前舱有水需要用抽水机抽往后舱，假设不计水面对船舱的阻力，则在抽水过程中关于船舱的运动下列说法中正确的是（）A．若前后舱是分开的，则前舱将向前运动B．若前后舱是分开的，则前舱将向后运动C．若前后舱不分开，则船将向前运动D．若前后舱不分开，则船将会一直静止在水面上12．如图所示，放在光滑水平桌面上的A、B木块之间夹一被压缩的弹簧．现释放弹簧，A、B木块被弹开后，各自在桌面上滑行一段距离飞离桌面．A落地点距桌边水平距离为0.5m、B落地点距桌边水平距离为1m，则A．A、B离开弹簧时的速度比为1、2B．A、B离开弹簧时的速度比为1、1C．A、B质量之比为1、2D．A、B质量之比为2、113．如图所示，质量为3m的容器静止在光滑水平面上，该容器的内壁是半径为R的光滑半球面，在容器内壁的最高点由静止释放一质量为m的小滑块P，重力加速度为g。
人教版高中物理选修3-5第十六章5反冲运动火箭3
课后训练基础巩固1.下列属于反冲运动的有()A．喷气式飞机的运动B．直升机上升C．火箭上升D．反击式水轮机的运动2．质量为M的原子核，原来处于静止状态，当它以速度v放出质量为m的粒子时(设v方向为正)，剩余部分速度为()A．mvM mB．mvM mC．MvM mD．mvM3．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是()A．燃料燃烧推动空气，空气反作用推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后喷出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭4．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是()A．动量不变，速度增大B．动量变小，速度不变C．动量增大，速度增大D．动量增大，速度减小5．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。
假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s。
启动前火箭总质量为 1.4 kg，则启动 2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是103 kg/m3。
能力提升6．如图所示，一艘小船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水均匀抽往后舱，不计水的阻力，在船的前舱与后舱分开、不分开的两种情况下，船的前舱运动情况分别是()A．不动；向前匀速运动B．向前加速运动；不运动C．不动；向后匀速运动D．向后匀速运动；不动7．如图所示，半径为R，质量为M，内表面光滑的半球物体放在光滑的水平面上，左端紧靠着墙壁，一个质量为m的小球从半球形物体的顶端的a点无初速释放，图中b点为半球的最低点，c点为半球另一侧与a同高的顶点，关于物体M和m的运动，下列说法中正确的有()A．m从a点运动到b点的过程中，m与M系统的机械能守恒、动量守恒B．m从a点运动到b点的过程中，m的机械能守恒C．m释放后运动到b点右侧，m能到达最高点cD．当m首次从右向左到达最低点b时，M的速度达到最大8．如图所示，质量为M的炮车静止在水平面上，炮筒与水平方向夹角为θ，当炮车发射一枚质量为m、对地速度为v0的炮弹后，炮车的反冲速度为________，若炮车与水平面的摩擦力为其重力的k倍，则炮车后退的距离为________。
高中物理 16.5 反冲运动 火箭课后课时精练 新人教版选修3-5
16.5 反冲运动火箭1．关于反冲运动，下列说法正确的是( )A．反冲现象是有害的，应设法防止B．反冲运动的两个物体系统动量守恒，机械能也守恒C．火箭匀速升空，不需向后喷气D．影响火箭速度大小的因素是喷气速度和质量比E．枪射击时，需用肩抵住枪身，这是利用了反冲现象解析：火箭发射应用的就是反冲现象，机械能不守恒，ABC错，枪射击时，用肩抵住枪身，为防止反冲现象，E错。
答案：D2．采取下列措施有利于提高火箭的飞行速度的是( )A．使喷出的气体速度增大B．使喷出的气体温度更高C．使喷出的气体质量更大D．使喷出的气体密度更小解析：设火箭原来的总质量为M，喷出的气体质量为m，速度为v，剩余的质量为(M－m)，速度为v′，由动量守恒定律得(M－m)v′＝mv，则v′＝mvM－m，故m越大，v越大，则v′越大。
答案：AC3．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)。
要使小车向前运动，可采用的方法是( ) A．打开阀门S1B．打开阀门S2C．打开阀门S3D．打开阀门S4解析：应利用反冲的原理使小车向前运动，故应打开阀门S2。
答案：B4．一辆小车置于光滑水平面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端装一网兜。
若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将(空气阻力不计)( )A．向左移动一段距离停下B．在原位置没动C．向右移动一段距离停下D．一直向左移动解析：弹簧枪发射弹丸后，依靠反冲小车向左运动，当飞行的弹丸落入右端网兜时，因系统动量守恒，小车又停止。
故选项A正确。
答案：A5．静止的实验火箭总质量为M ，当它以对地速度为v 0，喷出质量为Δm 的高温气体后，火箭的速度为( ) A.Δmv 0M －Δm B ．－Δmv 0M －ΔmC.Δmv 0M D ．－Δmv 0M解析：以火箭和喷出气体为研究对象，系统初始动量为零，选取v 0的方向为正方向，由动量守恒定律，得0＝Δmv 0＋(M －Δm )v ，v ＝－Δmv 0M －Δm，故答案为B 。
高中物理选修3-5课时作业20：16.5 反冲运动 火箭
第5节反冲运动火箭1.一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是()A.动量不变，速度增大B.动量变小，速度不变C.动量增大，速度增大D.动量增大，速度减小[解析]整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变。
又因为船发射炮弹后质量减小，因此船的速度增大。
[答案] A2.某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始，人从船头走向船尾，水的阻力不计，下列说法不正确的是()A.人匀速运动，船则匀速后退，两者的速度大小与它们的质量成反比B.人走到船尾不再走动，船也停止不动C.不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比D.船的运动情况与人行走的情况无关[解析]由动量守恒定律可知，选项A、B、C正确，D错误。
[答案] D3.下列不属于反冲运动的是()A.喷气式飞机的运动B.直升机的运动C.火箭的运动D.反击式水轮机的运动[解析]喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力；直升机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果，不属于反冲运动；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，水轮机通过反冲获得动力，喷气式飞机和火箭都是靠反冲运动获得动力，故只有选项B不属于反冲运动。
[答案] B4.静止的实验火箭，总质量为M ，当它以对地速度v 0喷出质量为Δm 的高温气体后，火箭的速度为( )A.Δm M －Δm v 0B.－Δm M －Δm v 0C.Δm M v 0D.－Δm M v 0[解析] 火箭整体动量守恒，则有(M －Δm )v ＋Δm v 0＝0，解得：v ＝－Δm M －Δm v 0，负号表示火箭的运动方向与v 0相反。
[答案] B5.如图1所示，设质量为M 的导弹运动到空中最高点时速度为v 0，突然炸成两块，质量为m 的一块以速度v 沿v 0的方向飞去，则另一块的运动( )图1A.一定沿v 0的方向飞去B.一定沿v 0的反方向飞去C.可能做自由落体运动D.以上说法都不对[解析] 根据动量守恒得v ′＝M v 0－m vM －m 。
高中物理选修3-5课时作业23：16.5 反冲运动 火箭
5 反冲运动火箭一、选择题考点一反冲运动的理解和应用1．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图1所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)．要使小车向前运动，可采用的方法是()图1A．打开阀门S1B．打开阀门S2C．打开阀门S3D．打开阀门S4[答案] B[解析]根据反冲特点，当阀门S2打开时，小车将受到向前的推力，从而向前运动，故B项正确，A、C、D错误．2．(多选)向空中发射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则()A．b的速度方向一定与原速度方向相反B．从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大C．a、b一定同时到达水平地面D．在炸裂过程中，a、b受到的力大小一定相等[答案]CD[解析]爆炸后系统的总机械能增加，但不能确定a、b两块的速度大小及b块的速度方向，所以A、B不能确定；因炸开后两者都做平抛运动，且高度相同，故C对；由牛顿第三定律知D 对．3．“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露．有一个质量为3m 的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v 0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m ，速度大小为v ，方向水平向东，则另一块的速度是( ) A ．3v 0－v B ．2v 0－3v C ．3v 0－2v D ．2v 0＋v[答案] C[解析] 在最高点水平方向动量守恒，以水平向东为正方向，由动量守恒定律可知，3m v 0＝2m v ＋m v ′，可得另一块的速度为v ′＝3v 0－2v ，故C 正确．4．一个静止的质量为m 1的不稳定原子核，当它放射出质量为m 2、速度为v 的粒子后，原子核剩余部分的速度为( ) A.m 2v m 1－m 2 B.－m 2v m 1－m 2 C.－m 1v m 1－m 2 D.－m 2v m 1[答案] B[解析] 原来静止的原子核，当其中一部分以速度v 运动，剩余部分将向反方向运动，即做反冲运动．由反冲原理得，0＝m 2v ＋(m 1－m 2)v ′，解得v ′＝－m 2vm 1－m 2.5．(2018·甘肃会宁四中高二下期中)步枪的质量为4.1kg ，子弹的质量为9.6g ，子弹从枪口飞出时的速度为865m/s ，则步枪的反冲速度大小约为( ) A ．2m/s B ．1m/s C ．3m/s D ．4m/s[答案] A[解析] 以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向，由动量守恒定律：M v 1－m v 2＝0，得v 1＝9.6×10－3×8654.1m/s ≈2m/s.6．一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有向右的水平速度v 0＝2m/s ，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失，取重力加速度g ＝10m/s 2.则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )[答案] B[解析] 弹丸爆炸瞬间内力远大于外力，故爆炸瞬间动量守恒．因两弹片均水平飞出，飞行时间t ＝2h g ＝1s ，取向右为正方向，由水平速度v ＝xt知，选项A 中，v 甲＝2.5m/s ，v 乙＝－0.5m/s ；选项B 中，v 甲＝2.5m/s ，v 乙＝0.5m/s ；选项C 中，v 甲＝1m/s ，v 乙＝2m/s ；选项D 中，v 甲＝－1m/s ，v 乙＝2m/s.因爆炸瞬间动量守恒，故m v 0＝m 甲v 甲＋m 乙v 乙，其中m 甲＝34m ，m 乙＝14m ，v 0＝2m/s ，代入数值计算知选项B 正确． 考点二 人船模型7．(2018·福建永春一中高二期末)如图2，质量为m 的人在质量为M 的平板车上从左端走到右端，若不计平板车与地面的摩擦，则下列说法正确的是( )图2A ．人在车上行走时，车将向右运动B ．当人停止走动时，由于车的惯性大，车将继续后退C ．若人越慢地从车的左端走到右端，则车在地面上移动的距离越大D ．不管人在车上行走的速度多大，车在地面上移动的距离都相同 [答案] D[解析] 人与车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：m v人＋M v 车＝0，故车的方向一定与人的运动方向相反，人在车上向右行走时，车将向左运动，故A 错误；因总动量为零，故人停止走动速度为零时，车的速度也为零，故B 错误；因人与车的运动时间相等，动量守恒，以人运动的方向为正方向，则有：mx 人－Mx 车＝0，故车与人的位移之比为：x 车x 人＝mM 不变，则车的位移与人的运动速度无关，不论人的速度多大，车在地面上移动的距离都相等，故C 错误，D 正确．8．(多选)某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”．该同学到实验室里，将一质量为M 、长为L 的滑块置于水平气垫导轨上(不计摩擦)并接通电源．该同学又找来一个质量为m 的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端．下面说法正确的是( ) A ．只有蜗牛运动，滑块不运动 B ．滑块运动的距离是MM ＋mLC ．蜗牛运动的位移是滑块的Mm 倍D ．滑块与蜗牛运动的距离之和为L [答案] CD[解析] 根据“人船模型”，易得滑块的位移为m M ＋m L ，蜗牛运动的位移为MM ＋m L ，C 、D 正确．9.(2018·鹤壁中学段考)如图3所示，有一只小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右)．一位同学想用一个卷尺粗略测量它的质量．他进行了如下操作：首先将船平行于码头岸边自由停泊，人轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船．用卷尺测出船后退的距离d ，然后用卷尺测出船长L .已知他的自身质量为m ，水的阻力不计，则船的质量为( )图3A.m (L ＋d )dB.m (L －d )dC.mL dD.m (L ＋d )L[答案] B[解析] 设人走动的时候船的速度为v ，人的速度为v ′，人从船尾走到船头用时为t ，人的位移为L －d ，船的位移为d ，所以v ＝dt ，v ′＝L －d t .以船的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：M v －m v ′＝0，可得：M dt ＝m L －d t ，解得小船的质量为M ＝m L －d d ，故B 正确．10．如图4所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M ，顶端高度为h ，今有一质量为m 的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )图4A.mhM＋m B.Mh M＋mC.mh(M＋m)tanαD.Mh (M＋m)tanα[答案] C[解析]此题属于“人船模型”问题，m与M组成的系统在水平方向上动量守恒，以m在水平方向上对地位移的方向为正方向，设m在水平方向上对地位移为x1，M在水平方向对地位移为x2，因此0＝mx1－Mx2.①且x1＋x2＝htanα.②由①②可得x2＝mh(M＋m)tanα，故选C.二、非选择题11．(2019·南宁八中高二期末)如图5所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为M，杆顶系一长为l的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端．将小球由静止释放，求：图5(1)小球摆到最低点时小球速度的大小； (2)小球摆到最低点时小车向右移动的距离； [答案] (1)2Mgl M ＋m (2)mlM ＋m[解析] (1)取水平向右为正方向，设当小球到达最低点时其速度大小为v 1，此时小车的速度大小为v 2，则根据动量守恒与能量守恒可以得到：0＝M v 2－m v 1，mgl ＝12m v 12＋12M v 22解得：v 1＝2MglM ＋m，v 2＝2m 2glM 2＋Mm(2)当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s 1，小车向右移动的距离为s 2，根据动量守恒，有：ms 1＝Ms 2，而且s 1＋s 2＝l 解得：s 1＝Ml M ＋m ，s 2＝mlM ＋m12．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4m 3/s ，喷出速度保持为相对地面10m/s.启动前火箭总质量为1.4kg ，则启动2s 末火箭的速度可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动且阻力不计，水的密度是 103kg/m 3) [答案] 4m/s[解析] “水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为M ，喷出水流的流量为Q ，水的密度为ρ，水流的喷出速度大小为v ，火箭的反冲速度大小为v ′，由动量守恒定律得(M－ρQt )v ′＝ρQt v ，火箭启动后2s 末的速度为v ′＝ρQt v M －ρQt＝103×2×10－4×2×101.4－103×2×10－4×2m/s ＝4m/s.13.平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A 点，A 点距货箱水平距离为l ＝4m ，如图6所示．人的质量为m ，车连同货箱的质量为M ＝4m ，货箱高度为h ＝1.25m ．求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大(g 取10m/s 2)．图6[答案] 1.6m/s[解析] 人从货箱边跳离的过程，系统(人、车和货箱)水平方向动量守恒，设人的水平速度是v 1，车的反冲速度是v 2，取向右为正方向，则m v 1－M v 2＝0，解得v 2＝14v 1人跳离货箱后做平抛运动，车以速度v 2做匀速运动，运动时间为t ＝2h g＝2×1.2510s ＝0.5s ．由图可知，在这段时间内人的水平位移x 1和车的位移x 2分别为 x 1＝v 1t ，x 2＝v 2t ，由于x 1＋x 2＝l 即v 1t ＋v 2t ＝l ，则v 2＝l 5t ＝45×0.5m/s ＝1.6m/s.。
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5 反冲运动火箭
(时间：60分钟)
题组一反冲运动的理解和应用
1．关于反冲运动的说法中，正确的是
() A．抛出物m1的质量要小于剩下质量m2才能获得反冲
B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用
D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律
[答案] D
[解析]反冲运动的定义为由于系统的一部分物体向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动．定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故选项A错误．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B错误．在反冲运动中一部分受到的另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C错误、选项D正确．
2．一航天器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是
() A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B．探测器加速运动时，竖直向下喷气
C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D．探测器匀速运动时，不需要喷气
[答案] C
[解析]探测器加速运动时，通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力沿加速方向，选项A、B错误；探测器匀速运动时，通过喷气获得的推动力与月球对探测器的引力的合力为零，根据反冲运动的特点可知选项C 正确，选项D错误．
3．假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是
() A．向后踢腿B．手臂向后甩
C．在冰面上滚动D．脱下外衣水平抛出
[答案] D
[解析]踢腿、甩手对整个身体系统来讲是内力，内力不改变系统整体的运动状态．
4. 一同学在地面上立定跳远的最好成绩是x(m)，假设他站在车的A端，如图16
－5－7所示，想要跳上距离为l(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则
()
图16－5－7
A．只要l<x，他一定能跳上站台
B．只要l<x，他有可能跳上站台
C．只要l＝x，他一定能跳上站台
D．只要l＝x，他有可能跳上站台
[答案] B
[解析]人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于x，故l<x
时，才有可能跳上站台．
5. 如图16－5－8所示，船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机，抽水机把
前舱的水均匀的抽往后舱，不计水的阻力，下列说法中正确的是
()
图16－5－8
A．若前后舱是分开的，则前舱将向后加速运动
B．若前后舱是分开的，则前舱将向前加速运动
C．若前后舱不分开，则船将向后加速运动
D．若前后舱不分开，则船将向前加速运动
[答案] B
[解析]前后舱分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲作用前舱向前加速运动，若不分开，前后舱和水是一个整体，则船不动．
6. (2014·淄博高二检测)如图16－5－9所示，某小组在探究反冲运动时，将质量
为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，求喷射出质量为Δm的液体后小船的速度是多少？
图16－5－9
[答案]
Δm v1
m1＋m2－Δm
[解析]由动量守恒定律得：0＝(m1＋m2－Δm)v船－Δm v1
解得：v船＝Δm v1
m1＋m2－Δm
题组二火箭问题分析
7．静止的实验火箭，总质量为M，当它以对地速度v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度为
()
A.
Δm
M－Δm
v0B．－
Δm
M－Δm
v0
C.Δm
M v0D．－
Δm
M v0
[答案] B
[解析]火箭整体动量守恒，则有(M－Δm)v＋Δm v0＝0，解得：v＝－Δm
M－Δm v0，负号表示火箭的运动方向与v0相反．
8．竖直发射的火箭质量为6×103kg.已知每秒钟喷出气体的质量为200 kg.若要使火箭获得20.2 m/s2的向上加速度，则喷出气体的速度大小应为
() A．700 m/s B．800 m/s C．900 m/s D．1 000 m/s
[答案] C
[解析]火箭和喷出的气体动量守恒，即每秒喷出气体的动量等于火箭每秒
增加的动量，即m气v气＝m箭v箭，由动量定理得火箭获得的动力F＝m箭v箭
t
＝
m气v气
t
＝200v气，又F－m箭g＝m箭a，得v气＝900 m/s.
题组三“人船模型”的应用
9．某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始，人从船头走向船尾，水的阻力不计，则
() A．人匀速运动，船则匀速后退，两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人走到船尾不再走动，船也停止不动
C．不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比
D．船的运动情况与人行走的情况无关
[答案]ABC
[解析]由动量守恒定律可知，A、B、C正确．
10．一条约为180 kg的小船漂浮在静水中，当人从船尾走向船头时，小船也发生了移动，忽略水的阻力，以下是某同学利用有关物理知识分析人与船相互作用过程时所画出的草图(如图所示)，图中虚线部分为人走到船头时的情景，请用有关物理知识判断下列图中所描述物理情景正确的是
()
[答案] B
[解析]人和船组成的系统动量守恒，总动量为零，人向前走时，船将向后退，B正确．
11.小车静置在光滑水平面上，站在车上一端的人练习打靶，靶装在车上的另一
端，如图16－5－10所示(小圆点表示枪口)．已知车、人、枪和靶的总质量为M(不含子弹)，每颗子弹质量为m，共n发．打靶时，每发子弹都打中靶且留在靶里，并等前一发打入靶中后，再打下一发．若枪口到靶的距离为d，待打完n发子弹后，小车移动的距离为________．
图16－5－10
[答案]
nmd M＋nm
12．人和气球离地高为h，恰好悬浮在空中，气球质量为M，人的质量为m.人要从气球下拴着的软绳上安全到达地面，软绳的长度至少为
()
A.
Mh
m＋M
B.
mh
m＋M
C.(m＋M)h
m D.
(m＋M)h
M
[答案] D
[解析]开始时，人和气球在空中静止，说明合力等于零．在人沿软绳下滑的过程中，两者所受外力不变，即合力仍等于零．以人和气球为系统，动量守恒而且符合“人船模型”(如右图所示)，根据动量守恒定律有mh＝MH，
解得H＝mh
M.所以软绳至少为L＝H＋h＝(m＋M)h
M
，选项D正确．
13. 平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水
平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A点，距货厢水平距离为l ＝4 m，如图16－5－11所示．人的质量为m，车连同货厢的质量为M＝4m，货厢高度为h＝1.25 m，求：人跳出后到落到地板上时车的反冲速度是多少？
图16－5－11
[答案] 1.6 m/s
[解析]人从货厢边跳离的过程，系统(人、车和货厢)的动量守恒，设人的水平速度是v1，车的反冲速度是v2，取v1方向为正方向，则m v1－M v2＝0，v2
＝1
4
v1.
人跳离货厢后做平抛运动，车以v2做匀速运动，运动时间为t＝2h
g
＝
2×1.25
10s＝0.5 s，
在这段时间内人的水平位移x1和车的位移x2分别为
x1＝v1t，x2＝v2t.
由图可知，x1＋x2＝l，
即v1t＋v2t＝l，
则v2＝l
5t ＝4
5×0.5
m/s＝1.6 m/s.。