人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭试讲课备课作业ppt课件

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第6节 反冲现象 火箭一 、反冲现象1.如图所示，装有炮弹的火炮总质量为m1 ，炮弹的质量为m2 ，炮弹射出炮口时相对地面的速率为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（设水平地面光滑）( )A.m2m1v0 B.m2v0m1−m2 C.m2v0cosθm1−m2 D.m2v0cosθm1【答案】C【详解】炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0=m2v0cosθ−(m1−m2)v ，得v=m2v0cosθm1−m2 ，C 正确。2.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【答案】A【详解】由于喷气时间短，且不计重力和空气阻力，则火箭和燃气组成的系统动量守恒。燃气的动量p1=mv=0.05×600kg⋅m/s=30kg⋅m/s ，则火箭的动量p2=p1=30kg⋅m/s ，A 正确。3.反冲小车静止放置在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气使橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车的总质量M=3kg ，水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1kg 。（1）若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9m/s ，求小车的反冲速度；（2）若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°，小车的反冲速度又如何（小车一直在水平方向运动）?【答案】（1）0.1m/s 方向与橡皮塞运动的方向相反（2）0.05m/s 方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反【详解】 橡皮塞水平喷出时系统动量守恒且总动量为零，根据动量守恒定律得mv+(M−m)v'=0若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°，小车和橡皮塞组成的系统在水平方向动量守恒。以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcos60∘+(M−m)v'=0 。二、火箭3.火箭发射后，在升空过程中向后喷出高速燃气，从而获得较大的前进速度。燃料耗尽时，火箭达到最大速度，对火箭最大速度的制约因素是( )A.火箭初始质量和喷出气体速度B.火箭初始质量和喷出气体总质量C.火箭喷出气体总质量和喷气速度D.火箭喷气速度和火箭始末质量比【答案】D【详解】分别用M 、m 表示火箭初始质量和在极短时间内喷出一部分燃气后剩余的质量，v0 表示喷气速度大小，火箭喷气过程动量守恒，有mΔv−(M−m)v0=0 ，解得火箭速度增加量Δv=(Mm−1)v0 ，由此式可以得知对火箭最大速度的制约因素是火箭喷气速度和火箭始末质量比，D 正确。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。忽略喷气过程中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.mMv0 B.Mmv0 C.MM−mv0 D.mM−mv0【答案】D【详解】喷气过程中忽略重力和空气阻力的影响，动量守恒。由动量守恒定律有0=(M−m)v−mv0 ，得v=mM−mv0 ，D 正确。、6.(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【详解】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。7.如图所示,有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(质量约为1 t)。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(　　)A.m(l+d)d B.m(l-d)dC.mld D.m(l+d)l【答案】B【详解】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-dt。以船的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有m0v-mv'=0,可得m0dt=ml-dt,解得小船的质量为m0=ml-dd,故B项正确。8.一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有向右的水平速度v0=2 m/s,它爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10 m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(　　)【答案】B【详解】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=2ℎg=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mv0=m甲v甲+m乙v乙,其中m甲=34m,m乙=14m,v0=2m/s,代入数值计算知选项B正确。9.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点距货箱的水平距离为l=4 m,如图所示。人的质量为m,车连同货箱的质量为m0=4m,货箱高度为h=1.25 m。求车在人跳出后到落到平板车地板前的反冲速度的大小。g取10 m/s2。【答案】1.6 m/s【详解】人从货箱边跳离的过程,系统(人、车和货箱)在水平方向动量守恒,设人的水平速度是v1,车的反冲速度是v2,取向右为正方向,则mv1-m0v2=0,解得v2=14v1人跳离货箱后做平抛运动,车以速度v2做匀速运动,运动时间为t=2ℎg=2×1.2510s=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由于x1+x2=l即v1t+v2t=l所以v2=l5t=45×0.5m/s=1.6m/s。10.总质量为m的一颗返回式人造地球卫星沿半径为R的圆轨道绕地球运动到P点时,接到地面指挥中心发出的返回地面的指令,于是立即打开制动,卫星向原来运动方向喷出燃气以降低卫星速度并转到跟地球相切的椭圆轨道,如图所示。要使卫星对地速度降为原来的89,卫星在P处应将质量为Δm的燃气以多大的对地速度向前喷出?(将连续喷气等效为一次性喷气,地球半径为R0,地面重力加速度为g。)【答案】m+8Δm9ΔmgR02R【详解】卫星绕地球做半径为R的匀速圆周运动,设线速度为v,由万有引力提供圆周运动的向心力得Gm'mR2=mv2R在地球附近有Gm'mR02=mg由以上两式得v=gR02R设卫星在P点喷出的燃气对地速度为v1,此时卫星的速度为v2,由题意知v2=89v=89gR02R由卫星和燃气组成的系统动量守恒有mv=Δmv1+(m-Δm)v2代入v及v2得v1=m+8Δm9ΔmgR02R即应将质量为Δm的燃气以m+8Δm9ΔmgR02R的对地速度向前喷出。11.（2022·山东卷·T2）我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中（ ）A. 火箭的加速度为零时，动能最大B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能C. 高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量D. 高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量【答案】A【详解】A．火箭从发射仓发射出来，受竖直向下的重力、竖直向下的空气阻力和竖直向上的高压气体的推力作用，且推力大小不断减小，刚开始向上的时候高压气体的推力大于向下的重力和空气阻力之和，故火箭向上做加速度减小的加速运动，当向上的高压气体的推力等于向下的重力和空气阻力之和时，火箭的加速度为零，速度最大，接着向上的高压气体的推力小于向下的重力和空气阻力之和时，火箭接着向上做加速度增大的减速运动，直至速度为零，故当火箭的加速度为零时，速度最大，动能最大，故A正确；B．根据能量守恒定律，可知高压气体释放的能量转化为火箭的动能、火箭的重力势能和内能，故B错误；C．根据动量定理，可知合力冲量等于火箭动量的增加量，故C错误；D．根据功能关系，可知高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭机械能的增加量，故D错误。故选A。12.（2021·浙江1月卷·T12）在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）A. 两碎块的位移大小之比为1:2 B. 爆炸物的爆炸点离地面高度为80mC. 爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s D. 爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m【答案】B【详解】A．爆炸时，水平方向，根据动量守恒定律可知因两块碎块落地时间相等，则 则则两碎块的水平位移之比为1:2，而从爆炸开始抛出到落地的位移之比不等于1:2，选项A错误；B．设两碎片落地时间均为t，由题意可知解得t=4s爆炸物的爆炸点离地面高度为选项B正确；CD．爆炸后质量大的碎块的水平位移质量小的碎块的水平位移爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m+680m=1020m质量大的碎块的初速度为选项CD错误。故选B。