爆炸与反冲 ——高中物理人教版二轮复习专题学案

这是一份爆炸与反冲 ——高中物理人教版二轮复习专题学案，文件包含沪教牛津版八年级下册Unit4Artsandheritage知识清单背诵版docx、沪教牛津版八年级下册Unit4Artsandheritage知识清单默写版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共30页， 欢迎下载使用。
1．爆炸现象的三个规律
2．反冲运动的三点说明
二．典例精讲
1．爆炸问题
例题1 某炮兵连进行实训演习，一门炮车将一质量为m的炮弹，以初速度v0、与水平面成60°的倾角斜向上发射，到达最高点时炮弹爆炸成两块碎片a、b，它们此时的速度仍沿水平方向，碎片a、b的质量之比为2∶1。经监控发现碎片b恰沿原轨迹返回，不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．爆炸后碎片a的速度大小为
B．碎片a、b的位移大小之比为2∶1
C．碎片a、b的落地速度大小之比为∶2
D．炮弹爆炸后动能的增加量为
【答案】C
【解析】A．炮弹上升到最高点时的速度大小为v＝v0cs 60°＝，发现碎片b恰沿原轨迹返回，则爆炸后碎片b的速度大小为，方向与原速度方向相反，根据动量守恒定律得＝，解得va＝v0，A错误；
B．爆炸后碎片a、b均做平抛运动，下落时间相同，则水平位移大小之比为爆炸后速度大小之比2∶1，但它们竖直方向的位移大小相同，则位移大小之比不为2∶1，B错误；
C．碎片b恰沿原轨迹返回，则落地时竖直速度大小为vy＝v0 sin 60°，b落地时速度大小为v0，a、b均做平抛运动，落地时间相同，落地时竖直速度相同，则落地时a的速度大小为v′＝＝，故碎片a、b的落地速度大小之比为∶2，C正确；
D．炮弹爆炸后动能的增加量ΔEk＝＝，D错误。
故选C。
2．反冲问题
例题2 如图所示，在某校航天科普节活动中，某同学将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度与竖直方向成θ角斜向下喷出。已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是（ ）
A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B．水喷出的过程中，火箭与水组成的系统机械能守恒
C．火箭的水平射程为
D．火箭上升的最大高度为
【答案】C
【解析】火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A错误；水喷出的过程中，火箭与水的机械能均增大，火箭与水组成的系统机械能不守恒，B错误；在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有(M－m)v－mv0＝0，解得v＝，火箭上升的时间为t＝，火箭的水平射程为x＝vsin θ·2t＝＝，C正确；火箭做斜抛运动，竖直方向上有(vcs θ)2＝2gh，解得h＝，D错误。故选C。
三．跟踪训练
1．（2025·山东·历年真题）轨道舱与返回舱的组合体，绕质量为M的行星做半径为r的圆周运动，轨道舱与返回舱的质量比为5∶1。如图所示，轨道舱在P点沿运动方向向前弹射返回舱，分开瞬间返回舱相对行星的速度大小为，G为引力常量，此时轨道舱相对行星的速度大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】轨道舱与返回舱的质量比为5∶1，设返回舱的质量为m，则轨道舱的质量为5m，总质量为6m；
根据题意组合体绕行星做匀速圆周运动，根据万有引力定律有＝
可得做圆周运动的线速度为v＝
弹射返回舱的过程中组合体动量守恒，有6mv＝5mv1＋mv2
由题意v2＝，带入解得v1＝，故选C。
2．（多选）（2025·湖南·历年真题）如图，某爆炸能量测量装置由装载台和滑轨等构成，C是可以在滑轨上运动的标准测量件，其规格可以根据测量需求进行调整。滑轨安装在高度为h的水平面上。测量时，将弹药放入装载台圆筒内，两端用物块A和B封装，装载台与滑轨等高。引爆后，假设弹药释放的能量完全转化为A和B的动能。极短时间内B嵌入C中形成组合体D，D与滑轨间的动摩擦因数为μ。D在滑轨上运动S1距离后抛出，落地点距抛出点水平距离为S2，根据S2可计算出弹药释放的能量。某次测量中，A、B、C质量分别为3m、m、5m，S1＝，整个过程发生在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度大小为g。则（ ）
A．D的初动能与爆炸后瞬间A的动能相等
B．D的初动能与其落地时的动能相等
C．弹药释放的能量为
D．弹药释放的能量为
【答案】BD
【解析】A．爆炸后，AB组成的系统动量守恒，即3mv1＝mv2，
B与C碰撞过程动量守恒mv2＝6mv，联立解得v＝0.5v1。
爆炸后瞬间A的动能EkA＝，D的初动能EkD＝，两者不相等，故A错误；
B．D水平滑动过程中摩擦力做功为Wf＝－μ·6mg·S1＝－μ·6mg·＝－6mgh
做平抛运动过程中重力做的功为WG＝6mgh
故D从开始运动到落地瞬间合外力做功为0，根据动能定理可知D的初动能与其落地时的动能相等，故B正确；
CD．D物块平抛过程有h＝，S2＝，联立可得v0＝
D水平滑动过程中根据动能定理有－6mgh＝
化简得v2＝＋2gh
弹药释放的能量完全转化为A和B的动能，
则爆炸过程的能量为E＝＝24mv2＝＝，
故C错误，D正确。
故选BD。
动量守恒
爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒
动能增加
在爆炸过程中，有其他形式的能量（如化学能）转化为动能
位置不变
爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，可以认为爆炸后各部分仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动
作用原理
反冲运动是系统内两物体之间的作用力和反作用力产生的效果
动量守恒
反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律
机械能增加
反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加