2022年新教材高中物理 第一章 动量守恒定律 第6节 反冲现象 火箭作业（含解析）新人教版选择性必修第一册.docx

1、第6节 反冲现象 火箭1.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.燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B.火箭发动机用力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，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭答案：1.B解析：本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃料燃烧产生的气体，而不是外界的空气。火箭的工作原理是利用反冲，是火箭燃料燃烧产生的高温高压气体从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度。2.（多选）手持篮球的跳远运动员起跳后，当他运动到最高点时欲提高跳远成绩，

2、运动员应将手中的篮球( )A.竖直向上抛出B.向前方抛出C.向后方抛出D.竖直向下抛出答案：2.C ; D解析：要提高跳远成绩，要么使运动员获得更大的水平速度，C 选项可实现；要么使运动员延长运动时间，D 选项可实现。3.（多选）（2021山东日照高二检测）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，物体炸裂为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 受到的力的大小一定相等答案：3.C ;

3、 D解析：爆炸后系统的总机械能增加，但水平方向动量守恒，mv0=mava+mbvb ，因mv0 与mava 同向，设v0 方向为正方向，若mavamv0 ，则mbvbmb 和va 与v0 同向，不知va 与v0 的大小关系，不能确定a 、b 两块的速度大小，所以A 、B 不能确定；因炸开后两者竖直方向都做自由落体运动，且高度相同，故C 正确；由牛顿第三定律知D 正确。4.一炮舰在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相等，相对于地面的速率相等，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

4、增大D.动量增大，速度减小答案：4.A解析：炮舰具有一向前的动量，在发射炮弹的过程中动量守恒，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变小，因此船的速度增大，A 正确。5.一装有柴油的船静止于水面上，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.无法判断答案：5.A解析：虽然抽油的过程属于船与油的内力作用，但油的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程，故A 正确。6.如图所示，一个倾角为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

5、，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( )A.mhM+m B.MhM+mC.mh(M+m)tan D.Mh(M+m)tan答案：6.C解析：此题属于“人船模型”问题，小物体与斜面体组成的系统在水平方向上动量守恒，设小物体在水平方向上对地位移为x1 ，斜面体在水平方向上对地位移为x2 。因此0=mx1-Mx2 ，且x1+x2=htan ，联立可得x2=mh(M+m)tan 。7.（多选）小车静止放在光滑的水平面上，车上左、右两端分别站有A 、B 两人，当这两人同时开始相向而行时，发现小车向左运动，分析小车运动的原因，可能是( )A.若A 、B 质量相

6、等，A 比B 速率大B.若A 、B 质量相等，A 比B 速率小C.若A 、B 速率相等，A 比B 质量大D.若A 、B 速率相等，A 比B 质量小答案：7.A ; C解析：A 、B 两人与车组成的系统动量守恒，开始时系统动量为零；两人相向运动时，车向左运动，车的动量向左，因为系统总动量为零，由动量守恒定律可以知道，A 、B 两人的动量之和向右，A 的动量大于B 的动量。由p=mv 可知，如果A 、B 的质量相等，则A 的速率大于B 的速率，所以A 正确，B 错误；如果A 、B 速率相等，则A 的质量大于B 的质量，所以C 正确，D 错误。8.（2021江苏南京高二检测）课外科技小组制作一支“水

7、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210-4m3/s ，喷出速度保持为对地10m/s 。启动前火箭总质量为1.4kg ，求启动2 s 末火箭的速度大小。（已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是103kg/m3)答案：8.4m/s解析：“水火箭”喷出水流使火箭反向运动，设火箭原来总质量为M ，喷出水流的流量为Q ，水的密度为，水流的喷出速度为v ，火箭的反冲速度为v ，喷出的水流的方向为正方向，火箭喷水过程沿水流方向动量守恒，由动量守恒定律得0=(M-Qt)v+Qtv ，火箭启动后2 s末的速度为v=-QtvM-Qt=-103210-42101.4-103210

8、-42m/s=-4m/s ，负号表示火箭的速度方向与水流方向相反。素养提升练9.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m 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.Mv0+mvM B.Mv0-mvMC.Mv0+mvm D.Mv0-mvm答案：9.A解析：依题意可知，火箭原来的速度为v0 ，初动量为p0=Mv0 ，质量为m 的气体喷出后，火箭的质量为(M-m) ，设气体喷出后，火箭和气体的速度分别为v1 和v2 ，则气体相对火箭的速度为v=v1+v2 ，v2=v-v1 ，选v1 的方向为正方向，则系统的末动量为p=(M-m)v1+

9、m-(v-v1)=Mv1-mv ，由动量守恒定律，有p=p0 ，则Mv1-mv=Mv0 ，所以v1=Mv0+mvM ，故A 正确。10.（2021贵州遵义高二联考）如图所示，质量为M 的小车静止在光滑的水平地面上，小车上有n 个质量为m 的小球，现用两种方式将小球以相对于地面的恒定速度v 向右水平抛出，第一种方式是将n 个小球一起抛出；第二种方式是将小球一个接一个地抛出，比较这两种方式抛完小球后小车的最终速度( )A.第一种较大B.第二种较大C.两种一样大D.不能确定答案：10.C解析：抛球的过程车和小球组成的整体动量守恒，第一种方式全部抛出，取向右为正方向，0=nmv-Mv ，得v=nmvM

10、 ；第二种方式是将小球一个接一个地抛出，每抛出一个小球列动量守恒方程，由数学归纳的思想可得v=nmvM ，C 正确。11.质量为m 、半径为R 的小球，放在质量为2m 、半径为2R 的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上。当小球从如图所示的位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离是( )A.R2 B.R3 C.R4 D.R6答案：11.B解析：由水平方向平均动量守恒有mx小球t=2mx大球t ，又x小球+x大球=R 所以x大球=13R ，B 正确。12.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，距货箱水平距离为l

11、=4m ，如图所示。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 。求车在人跳出后到人落到A 点前的反冲速度为多大(g 取10m/s2) 。答案：12.1.6m/s解析： 人从货箱边跳离的过程，人、车和货箱组成的系统在水平方向动量守恒，设人的水平速度大小是v1 ，车的反冲速度大小是v2 ，取向右为正方向，则mv1-Mv2=0 ，解得v2=14v1人跳离货箱后做平抛运动，车以速度v2 向左做匀速直线运动，运动时间为t=2hg=21.2510s=0.5s 。由图可知，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且x1+x2=l即v1t+

12、v2t=l则v2=l5t=450.5m/s=1.6m/s创新拓展练13.天文爱好者小张同学研究了火箭的原理：火箭有单级和多级之分。多级火箭是把火箭一级一级地接在一起，第一级燃料用完之后把箭体抛弃，减轻负担，然后第二级开始工作。他做了以下两个方面的探究，请你帮他完成解答：（1）如图甲是模拟单级火箭的工作过程，设光滑水平面上A 、B 两物体质量分别为2m 和m ，它们之间有微量的炸药C ，爆炸释放的能量为2E ，求爆炸后A 获得的速度大小vA ；（2）如图乙是模拟多级火箭的工作过程，光滑水平面上D 、F 、G 三个物体质量均为m ，D 、F 和F 、G 之间均有微量炸药P 、Q ，爆炸时释放的能量

13、均为E ，通过控制使Q 先爆炸，P 后爆炸，求所有爆炸都发生后物体D 的速度大小vD 。答案：13.（1）2E3m （2）(1+33)Em解析： （1）单级爆炸时，取向左为正方向，由动量守恒定律得0=2mvA-mvB由能量守恒定律得2E=122mvA2+12mvB2联立解得vA=2E3m（2）Q 爆炸过程，取向左为正方向，由动量守恒定律得0=2mvDF-mvG由能量守恒定律得E=122mvDF2+12mvG2P 爆炸过程，同理可得2mvDF=mvD+mvFE+122mvDF2=12mvD2+12mvF2联立解得vD=(1+33)Em思路导引 物体A 、B 系统所受外力的合力为零，系统动量守恒；根据动量守恒定律和能量守恒定律列式后联立求解爆炸后A 获得的速度大小vA 。对Q 爆炸过程和P 爆炸过程分别运用动量守恒定律和能量守恒定律列式，联立求解所有爆炸都发生后物体D 获得的速度大小vD 。易错提醒 （1）分析爆炸问题，要准确确定爆炸前后的速度，不能把物体的初速度当作爆炸前的速度。（2）根据爆炸前后动量守恒以及增加的动能等于消耗的其他能量入手求解。