2019-2020年高中物理 第1章 第4、5节 反冲运动 自然界中的守恒定律学案 粤教版选修3-5

2019-2020年高中物理 第1章 第4、5节 反冲运动 自然界中的守

恒定律学案 粤教版选修3-5

反冲运动⎩⎪⎨⎪⎧遵循的规律应用⎩

⎪⎨⎪⎧解释火箭、喷气式飞机等的工作原理处理“人船模型”等实际问题 1．反冲运动是指一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象．

2．反冲运动和碰撞、爆炸相似，相互作用力一般很大，可以用动量守恒定律来处理．

3．火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温高压燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲运动而向前运动．

基础达标

1．下列不属于反冲运动的是(B )

A ．喷气式飞机的运动

B ．直升飞机的运动

C ．火箭的运动

D ．反击式水轮机的运动

解析：直升飞机是螺旋浆与外部空气作用不是反冲，其他三种是反冲运动．

2．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，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 ．脱下外衣水平抛出

3．(多选)关于喷气式飞机的飞行情况，以下说法正确的是(BC )

A ．喷气式飞机能飞出大气层

B ．每秒喷出一定量的气体时，喷气速度越大，飞机受到的推力越大

C ．战斗开始前抛掉副油箱，在喷气情况相同时，可以飞得更快，操作越灵活

D ．以上说法都不正确

解析：喷气飞机的发动机是靠空气中的氧气助燃的，A 错；每秒喷出一定量的气体Δm 时，设喷气速度为v 0，根据反冲原理：Δm ·v 0＝Mv 2－Mv 1.

即Δm ·v 0＝Mv 2－Mv 1.可见，v 0越大，飞机受到的推力F ＝Mv 2－Mv 1t

越大，B 正确；而惯性的大小与质量有关，故C 正确．

4．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(B )

A．打开阀门S1 B．打开阀门S2

C．打开阀门S3 D．打开阀门S4

解析：据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，由0＝m水v水＋m车v车知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出．

5．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(B)

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

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，使火箭获得的反冲速度，故选项B对．

能力提升

6．质量为m的人，原来静止在乙船上，甲、乙两船质量均为M，开始时都静止，人先跳到甲船，立即再跳回乙船，这时两船速度大小之比为v甲∶v乙等于(C) A．1∶1 B．m∶M

C．(m＋M)∶M D．m∶(M＋m)

解析：对人及甲、乙两船，由动量守恒定律得：Mv甲－(M＋m)v乙＝0，即v甲∶v乙＝(m＋M)∶M.

7．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，则步枪的反冲速度大小约为(A)

A．2 m/s B．1 m/s C．3 m/s D．4 m/s

解析：由动量守恒得：

9．6×× 865－4.1v枪＝0，v枪＝2 m/s.

8．质量m＝100 kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲＝40 kg、m乙＝60 kg 的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为(A)

A．0.6 m/s，向左 B．3 m/s，向左

C．0.6 m/s，向右 D．3 m/s，向右

解析：甲、乙和船组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，开始时总动量为零，根

据动量守恒定律有0＝－m 甲v 甲＋m 乙v 乙＋mv ，解得v ＝－（－m 甲v 甲＋m 乙v 乙）m

，代入数据解得v ＝－0.6 m/s ，负号说明小船的速度方向向左，故选项A 正确．

9．光滑水平面上一长L 、质量为M 的平板车一端站着一质量为m 的人，开始时，人、车均静止，当人从车一端走到另一端时，人、车的位移各是多大？

解析：人、车系统动量守恒，在任一时刻动量之和为零，设人前进的方向为正方向，则有：

mvm －MvM ＝0，①

①式说明即使人不是匀速行走，任一时刻人、车速度大小比等于其质量的反比，故全过程人、车的平均速度也满足此关系，即：msm t －MsM t

＝0，② 在人从车一端走到另一端的过程中，车向左退，如图所示，此过程中人的位移sm 与车的位移sM 之和为车长L ，即sM ＋sm ＝L ，③

由②③解得人、车的位移sm ＝

ML M ＋m ，sM ＝mL M ＋m . 答案：人、车的位移大小各是ML M ＋m 、mL M ＋m

. 10．如图所示，小球A 系在细线的一端，线的另一端固定在O 点，O 点到水平面的距离为h .物块B 质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O 点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，

小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h 16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g ，

求物块B 刚被碰后瞬间速度的大小．

解析：设小球的质量为m ，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v 1，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有

mgh ＝，得v 1＝2gh .

设碰后小球反弹的速度大小为v 1′，同理有：