人教版物理选修3-5作业课件：16-5 反冲运动 火箭

答案：m0m＋mR
2m0gR m0＋m
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 m0＋m
R.设此时小车速度大小为v1，小球速度大小为v2，由
动量守恒有m0v1＝mv2，由能量守恒有mgR＝
1 2
m0
v
2 1
＋
二、多项选择题 4.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( ACD )
A．若m1>m2，船的位移大小为m0m＋1－ m1m＋2m2L，向左 B．若m1>m2，船的位移大小为m0m＋1－m1m＋2m2L，向右 C．若m1＝m2，船的位移为零 D．若m2>m1，船的位移大小为m0m＋2－ m1m＋1m2L，向右
蛙下落时间t＝
2h g
若蛙恰好落地，则有v′t＋vt＝L2
解得v＝2MM＋L m 2gh.
8.如图所示，质量为m0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：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．
3.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( B )
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．
三、非选择题 5.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m0(不包括子弹)，每颗子弹质量为m，共n 发，每颗子弹击中靶后，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？
A.mv1－vm2＋mv2 C.mv1－vm2＋2mv2
B.m0vm1－v2 D.m0v1－v2m－mv1－v2
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m0v1＝(m0－m)v2＋m(v0＋v2) 解得v0＝m0v1－mm0－mv2－v2＝m0vm1－v2.
解析：方法一：以人船模型分析，先让甲到乙的位置船向左位移
大小x1＝
m1 m0＋m1＋m2
L，乙到甲的位置船再向右位移大小x2＝
m2 m0＋m1＋m2
L；若m1>m2，则x1>x2，船向左位移大小为Δx＝x1－x2＝
m1－m2 m0＋m1＋m2
L，选项A正确，选项B错误；若m1<m2，则x1<x2，船向右
2.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( C )
A．v0＋Mmv
B．v0－Mmv
C．v0＋Mm(v0＋v)D．v0＋Mm(v0－v)
解析：根据动量守恒定律，选向右方向为正方向，则有(M＋m)v0 ＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋Mm(v0＋v)，故选项C正确．
第十六章 动量守恒定律
课时5 反冲运动 火箭
课
课
课
前堂Βιβλιοθήκη 后预检巩
习
测
固
作
作
作
业
业
业
课前基预础习训作练业
一、选择题
1．(多选)下列属于反冲运动的是( ACD )
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：反冲现象是一个物体分裂成两部分，两部分朝相反的方 向运动，故直升机的运动不是反冲现象．
1 2
mv
2 2
，解得v2＝
m2m0＋0gmR .
课堂基检础测训作练业
一、单项选择题 1．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列方法中 可行的是( D ) A．向后踢腿 B．手臂向后甩 C．在冰面上滚动 D．脱下外衣向后水平抛出
解析：由于冰面没有摩擦，所以C不行；A、B由于总动量守恒， 所以人整体不动；只有D是反冲现象，可使人向前运动．
5．(多选)一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动 方向的相反方向释放出一物体P，不计空气阻力，则( AC )
A．火箭一定离开原来轨道运动 B．物体P一定离开原来轨道运动 C．火箭运动半径一定增大 D．物体P运动半径一定减小
解析：由反冲运动的知识可知，火箭的速度一定增大，火箭做离 心运动，运动半径增大．但物体P是否离开原来的轨道运动，要根据释 放时的速度大小而定，若释放的速度与原来的速度大小相等，则P仍在 原来的轨道上反方向运动．反之，轨道半径变化．
4．一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( C )
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
2.如图所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置， 由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m1，后部分 的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空 气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为( D )
A．v0－v2 C．v0－mm21v2
B．v0＋v2 D．v0＋mm12(v0－v2)
解析：由动量守恒定律可知，A、B、C正确．
二、非选择题 7.如图所示，一质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车的细杆上， 小车放在光滑的水平面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中 央，试问玩具蛙对地最小以多大的水平速度跳出才能落到地面上(重力 加速度为g)?
答案：2MM＋L m
g 2h
解析：蛙和车组成的系统水平方向动量守恒，则Mv′－mv＝0
刚炸裂结束时向上运动并返回出发点的一块m1，其速度大小与炸 裂前相同，动量方向与规定的正方向相反．
p1＝m1v1＝－m1 2gh 由动量守恒定律得mv＝m1v1＋(m－m1)v2 代入解得：v2＝mm＋ －mm11 2gh 由于v2>0，说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下．
知识影响格局，格局决定命运！
6．一个质量为m的物体从高处自由下落，当物体下落h时突然炸 裂成两块，其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开始下落的位 置，求刚炸裂时另一块的速度v2.
答案：mm＋ －mm11 2gh 方向竖直向下
解析：取竖直向下的方向为正方向，炸裂前的两部分是一个整 体，物体的动量为p＝mv＝m 2gh.
6．(多选)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( ABC )
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：m0n＋mdnm
解析：由题意知系统动量守恒，前一发击中靶后，再打下一发， 说明发射下一颗子弹时，车已经停止运动．每发射一颗子弹，车后退 一段距离．每发射一颗子弹时，子弹动量为mv，由动量守恒定律有
0＝mv－[m0＋(n－1)m]v0 mv＝[m0＋(n－1)m]v0 设每发射一颗子弹车后退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－t x)＝[m0＋(n－1)m]xt 解得x＝m0m＋dnm，则打完n发后车共后退s＝m0n＋mdnm.
位移大小为Δx＝x2－x1＝
m2－m1 m0＋m1＋m2
L，选项D正确；若m1＝m2，则
Δx＝0，选项C正确．
方法二：应用等效的思想，m1>m2时，等效于质量为(m1－m2)的 人在质量为m0＋2m2的船上向右走．
m1＝m2时，等效于没有人走． m1<m2时，等效于质量为(m2－m1)的人在质量为m0＋2m1的船上向 左走，所以选项A、C、D正确．
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！ 快乐分享，知识无限！
解析：忽略空气阻力和分离前后系统质量的变化，卫星和箭体整 体分离前后动量守恒，则有(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2，整理可得v1＝v0 ＋mm21(v0－v2)，故D项正确．
3.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( B )