第1.6節(jié)反沖現(xiàn)象火箭1反沖運(yùn)動1.下列關(guān)于反沖運(yùn)動的說法中，正確的是(??)A．拋出物m的質(zhì)量要小于剩下的質(zhì)量m才能獲得反沖12B．若拋出質(zhì)量m大于剩下的質(zhì)量m，則m的反沖力大于m所受的力1221C．反沖運(yùn)動中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用D．對拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律【答案】D【解析】反沖運(yùn)動是指由于系統(tǒng)的一部分物體向某一方向運(yùn)動，而使另一部分向相反方向運(yùn)動．定義中并沒有確定兩部分物體之間的質(zhì)量關(guān)系，故選項(xiàng)A錯誤；在反沖運(yùn)動中，兩部分之間的作用力是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等、方向相反，故選項(xiàng)B錯誤；在反沖運(yùn)動中一部分受到的另一部分的作用力產(chǎn)生了該部分的加速度，使該部分的速度逐漸增大，在此過程中對每一部分牛頓第二定律都成立，故選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確．2.(多選)下列說法中正確的是(??)A．若前后艙是分開的，則前艙將向后運(yùn)動B．若前后艙是分開的，則前艙將向前運(yùn)動C．若前后艙不分開，則船將向后運(yùn)動D．若前后艙不分開，則船將向前運(yùn)動【答案】BD【解析】前后艙分開時，前艙和抽出的水相互作用，靠反沖作用前艙向前運(yùn)動，若不分開，雖然抽水的過程屬于船與水的內(nèi)力作用，但水的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過程，船將向前運(yùn)動．3.行，先加速運(yùn)動，再勻速運(yùn)動，探測器通過噴氣而獲得推動力，以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是(??)A．探測器加速運(yùn)動時，沿直線向后噴氣B．探測器加速運(yùn)動時，豎直向下噴氣C．探測器勻速運(yùn)動時，豎直向下噴氣D．探測器勻速運(yùn)動時，不需要噴氣【答案】CAB錯誤；探測器勻速運(yùn)動時，通過噴氣獲得的推動力與月球?qū)μ綔y器的引力的合力為零，根據(jù)反沖運(yùn)動的特點(diǎn)可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤．4.如圖所示，質(zhì)量為M的密閉汽缸置于光滑水平面上，缸內(nèi)有一隔板P，隔板右邊是真空，隔板左邊是質(zhì)量為m的高壓氣體，若將隔板突然抽去，則汽缸的運(yùn)動情況是(??)A．保持靜止不動B．向左移動一定距離后恢復(fù)靜止C．最終向左做勻速直線運(yùn)動D．先向左移動，后向右移動回到原來位置【答案】B【解析】突然撤去隔板，氣體向右運(yùn)動，汽缸做反沖運(yùn)動，當(dāng)氣體充滿整個汽缸時，它們之間的作用結(jié)束，由動量守恒定律可知，開始時系統(tǒng)的總動量為零，結(jié)束時系統(tǒng)總動量必為零，汽缸和氣體都將停止運(yùn)動，故B正確．5.一同學(xué)在地面上立定跳遠(yuǎn)的最好成績是x(m)，假設(shè)他站在車的A端，如圖所示，想要跳上距離為l(m)遠(yuǎn)的站臺上，不計車與地面的摩擦阻力，則(??)A．只要l<x，他一定能跳上站臺B．只要l<x，他有可能跳上站臺C．只要l＝x，他一定能跳上站臺D．只要l＝x，他有可能跳上站臺【答案】B【解析】人起跳的同時，小車要做反沖運(yùn)動，所以人跳的距離小于x，故l<x時，才有可能跳上站臺．6.一個宇航員，連同裝備的總質(zhì)量為100kg，在空間跟飛船相距45m處相對飛船處于靜止?fàn)顟B(tài)，他帶有一個裝有0.5kg氧氣的貯氧筒，貯氧筒上有一個可以使氧氣以50m/s的速度噴出的噴嘴．宇航員必須向著跟返回飛船方向相反的方向釋放氧氣，才能回到飛船上，同時又必須保留一部分氧氣供他在返回飛船的途中2.5×10－4kg/s船？【答案】0.05kg≤m≤0.45kg【解析】宇航員使用氧氣噴嘴噴出一部分氧氣后，因反沖作用而返回，遵從動量守恒定律．剩余氣體量應(yīng)足夠返回途中呼吸用量．設(shè)瞬間噴出氧氣的質(zhì)量為m，宇航員剛好安全返回，由動量守恒得mv－Mv1＝0①(氣體的變化對宇航員質(zhì)量變化影響很小，可以忽略)勻速運(yùn)動的時間t＝m0＝Qt＋m③②聯(lián)立①②③可解得m＝0.05kg，m＝0.45kg，故0.05kg≤m≤0.45kg.122火箭的發(fā)射1.運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運(yùn)動的原因是(??)A．燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭B．火箭發(fā)動機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出，氣體的反作用力推動火箭C．火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對火箭的反作用力推動火箭D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭【答案】B【解析】火箭的工作原理是利用反沖運(yùn)動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈膊繃姽苎杆賴姵?，使火箭獲得反沖速度，故正確選項(xiàng)為B.2.一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運(yùn)動，若其沿運(yùn)動方向的相反方向射出一物體P(??)A．火箭一定離開原來軌道運(yùn)動B．P一定離開原來軌道運(yùn)動C．火箭運(yùn)動半徑可能不變D．P運(yùn)動半徑一定減小【答案】AP后，由反沖運(yùn)動原理知火箭速度變大，從而做離心運(yùn)動離開原來軌道，半徑增大，A項(xiàng)對，C項(xiàng)錯；P的速率可能減小，可能不變，可能增大，運(yùn)動狀態(tài)也存在多種可能性，所以B、D錯．3.(多選)假設(shè)一小型火箭沿人造地球衛(wèi)星的軌道在高空中做勻速圓周運(yùn)動．如果火箭向跟其速度相反的方向射出一個質(zhì)量不可忽略的物體A，則下列情況哪些是能夠成立的(??)A．物體A可能豎直落下，火箭可能沿原軌道運(yùn)動B．A跟火箭都不可能沿原軌道運(yùn)動C．A運(yùn)行軌道半徑可能減小，火箭運(yùn)動軌道半徑將增大D．A可能沿地球半徑方向豎直下落，火箭運(yùn)行的軌道半徑增大【答案】CD【解析】火箭繞地球做勻速圓周運(yùn)動時，萬有引力剛好充當(dāng)向心力，在軌跡切線方向無外力作用，故火箭沿切線向后發(fā)射物體過程中，系統(tǒng)沿軌道切線方向動量守恒，所以v′>v0.所以火箭要做離心運(yùn)動，即火箭不AA(對地)A上討論可知，正確選項(xiàng)為C、D.4.課外科技小組制作一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運(yùn)動．假如噴出的水流流量保持為2×10－4m3/s10m/s.啟動前火箭總質(zhì)量為1.4kg2s末火箭的速度可以達(dá)到多少？已知火箭沿水平軌道運(yùn)動阻力不計，水的密度是1.0×103kg/m3.【答案】4m/s【解析】“水火箭”噴出水流做反沖運(yùn)動．設(shè)火箭原來總質(zhì)量為M，噴出水流的流量為Q，水的密度為ρ，水流的噴出速度為v，火箭的反沖速度為v′，由動量守恒定律得(M－ρQt)v′＝ρQtv代入數(shù)據(jù)解得火箭啟動后2s末的速度為v′＝＝m/s＝4m/s.5.質(zhì)量為4t的火箭，其噴出氣體對地的速度為500m/s，則：(取g＝10m/s2)(1)它至少每秒噴出質(zhì)量為多少的氣體，才能開始上升？(2)如果要以2m/s2的加速度上升，則每秒可噴出多少氣體？(3)火箭上升后，由于繼續(xù)噴氣，火箭質(zhì)量將逐漸變小，如果噴氣對地速度保持不變，要維持不變的上升加速度，則每秒噴出的氣體的質(zhì)量應(yīng)如何變化？【答案】(1)78.4kg?(2)93.8kg?(3)減小【解析】(1)當(dāng)噴出的氣體對火箭的平均沖力大于重力時，火箭才能開始上升．由F＝s，得m>≈78.4kg.(2)設(shè)a＝2m/s2時，每秒噴出氣體的質(zhì)量為m′，則由牛頓運(yùn)動定律得，s，求出m′＝≈93.8kg.－(M′－m′)g＝(M′－m′)a分析知，火箭上升過程中，總質(zhì)量M′在不斷減小，(M′－m′)不斷減小，>(M－m)g，t＝1－(M－m′)g＝(M－m′)a，t＝1(3)由a＝－g＝t－g，要使a保持不變，只有使每秒噴出氣體的質(zhì)量m′減小．6.總質(zhì)量為m的一顆返回式人造地球衛(wèi)星沿半徑為R的圓軌道繞地球運(yùn)動到P點(diǎn)時，接到地面指揮中心返回地面的指令，于是立即打開制動火箭向原來運(yùn)動方向噴出燃?xì)庖越档退俣炔⑥D(zhuǎn)到跟地球相切的橢圓軌道，P處應(yīng)將質(zhì)量為Δm的燃?xì)庖远啻蟮膶Φ厮俣认蚯皣姵觯?將連續(xù)噴氣等效為一次性噴氣，地球半徑為R0，地面重力加速度為g)【答案】【解析】地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力，故＝m，即v＝①又由于在地球表面附近＝mg，即GM＝gR②將②代入①v＝P點(diǎn)噴出的燃?xì)鈱Φ厮俣葹関′恒，則有mv＝(m－Δm)v＋Δmv′，即m＝(m－Δm)＋Δmv′，解得：v′＝.7.一總質(zhì)量M＝300kgm＝200g(相對地面)均為v＝1000m/s.【答案】1.335m/s【解析】由于題設(shè)條件每次噴氣的對地速度相同，因此，分批噴出后火箭的速度與這些氣體一起一次噴出時火箭獲得的速度是一樣的．即由0＝(M－2m)v－2mv，得v＝v＝×1000m/s≈1.335m/s.223人船模型分析1.某人在一靜止的小船上練習(xí)射擊，人在船頭，靶在船尾，船、人連同槍(不包括子彈)及靶的總質(zhì)量為M，槍內(nèi)有n顆子彈，每顆子彈的質(zhì)量為m，槍口到靶的距離為L，子彈水平射出槍口時相對于地的速度為v0，n(??)A．B．C．D．【答案】Cmv0＝[M＋(n－1)m]v′t打到靶上，則：v0t＋v′t＝L，聯(lián)立以上兩式得：v′t＝離都相同，所以船后退的總距離：x＝nv′t＝L，射完n顆子彈的過程中，每一次發(fā)射子彈船后退的距，C正確．2.(多選)ML.乙車上站立著一個質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說法正確的是(??)A．甲、乙兩車運(yùn)動中速度之比為B．甲、乙兩車運(yùn)動中速度之比為C．甲車移動的距離為LLD．乙車移動的距離為【答案】ACD【解析】本題類似人船模型．甲、乙、人看成一個系統(tǒng)，則系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，甲、乙兩車運(yùn)動中速度之比等于質(zhì)量的反比，即為正確．，A正確，B錯Mx＝(M＋m)x，x＋x＝L，解得C、D甲乙甲乙3.(多選)槍和靶的總質(zhì)量為M(不含子彈)mnd.若每發(fā)子彈打入靶中，就留在靶里，且待前一發(fā)打入靶中后，再打下一發(fā)．則以下說法中正確的是(??)A．待打完n發(fā)子彈后，小車將以一定的速度向右勻速運(yùn)動B．待打完n發(fā)子彈后，小車應(yīng)停在射擊之前位置的右方C．在每一發(fā)子彈的射擊過程中，小車所發(fā)生的位移相同，大小均為D．在每一發(fā)子彈的射擊過程中，小車所發(fā)生的位移不相同【答案】BCn顆子彈組成的系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)初動量為0，故末動量為0，A錯誤；每發(fā)子彈打入靶中，就留在靶里，且待前一發(fā)打入靶中后，再打下一發(fā)，因此每次射擊，以一顆子彈和車、人、槍、靶、(n－1)0＝m－[M＋(n－1)m]·x＋x＝車子d，解得x車＝，故C正確；每射擊一次，車子都會右移，故B正確．4.(多選)平靜的水面上停著一只小船，船上站立著一個人，船的質(zhì)量是人的質(zhì)量的8倍．從某時刻起，這個人向船尾走去，走到船中部他突然停止走動．水對船的阻力忽略不計．下列說法中正確的是(??)A．人走動時，他相對于水面的速度和小船相對于水面的速度大小相等、方向相反B．人突然停止走動后，船由于慣性還會繼續(xù)運(yùn)動一小段時間C．人在船上走動的過程中，人對水面的位移是船對水面位移的8倍D．人在船上走動的過程中，人的動能是船的動能的8倍【答案】CD【解析】設(shè)人的質(zhì)量為m，速度為v，位移為s，動能為E.船的質(zhì)量為8m，速度為v，位移為s，動能11k122為E.人和船組成的系統(tǒng)動量守恒，則有mv＝8mv，m＝8m，解得v＝v，s＝s，故A項(xiàng)錯誤，k2122121Cv＝0，v＝0，故BE＝mv，船的動能E＝×8mv12k1k2＝mv，故D項(xiàng)正確．5.(多選)小車AB靜置于光滑的水平面上，A端固定一個輕質(zhì)彈簧，B端粘有橡皮泥，AB車的質(zhì)量為M、長為L，質(zhì)量為m的木塊C放在小車上，用細(xì)繩連