
一、反沖現(xiàn)象
1.定義
一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分,一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng),另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象.
2.規(guī)律:反沖運(yùn)動(dòng)中,相互作用力一般較大,滿足動(dòng)量守恒定律.
3.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止
(1)應(yīng)用:農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時(shí),一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn).
(2)防止:用槍射擊時(shí),由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性,所以用槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部,以減少反沖的影響.
二、火箭
1.工作原理:噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了反沖的原理,它們靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大的速度.
2.決定火箭增加的速度Δv的因素
(1)火箭噴出的燃?xì)庀鄬?duì)噴氣前火箭的速度.
(2)火箭噴出燃?xì)獾馁|(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比.
技巧點(diǎn)撥
一、反沖運(yùn)動(dòng)的理解和應(yīng)用
1.反沖運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)
(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng).
(2)反沖運(yùn)動(dòng)中,相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,所以兩部分組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒或在某一方向動(dòng)量守恒.
(3)反沖運(yùn)動(dòng)中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加.
2.討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題
(1)速度的方向性:對(duì)于原來(lái)靜止的整體,可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?,則反方向的另一部分的速度就要取負(fù)值.
(2)速度的相對(duì)性:反沖問(wèn)題中,若已知相互作用的兩物體的相對(duì)速度,應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成相對(duì)地面的速度,再列動(dòng)量守恒方程.
二、火箭的工作原理分析
1.火箭噴氣屬于反沖類問(wèn)題,是動(dòng)量守恒定律的重要應(yīng)用.
2.分析火箭類問(wèn)題應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題
(1)火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,隨著燃料的燃燒,火箭本身的質(zhì)量不斷減小,故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí),必須取在同一相互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象.注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化.
(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否為同一參考系,如果不是同一參考系要設(shè)法予以轉(zhuǎn)換,一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度.
(3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向.
三、反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用——“人船模型”
1.“人船模型”問(wèn)題
兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí),若所受外力的矢量和為零,則動(dòng)量守恒.
2.人船模型的特點(diǎn)
(1)兩物體滿足動(dòng)量守恒定律:m1eq \x\t(v)1-m2eq \x\t(v)2=0.
(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):人動(dòng)船動(dòng),人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右,人、船位移比等于它們質(zhì)量的反比,即eq \f(x1,x2)=eq \f(m2,m1).
總結(jié)提升
“人船模型”是利用平均動(dòng)量守恒求解的一類問(wèn)題,解決這類問(wèn)題應(yīng)注意:
(1)適用條件:
①系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且相互作用前靜止,系統(tǒng)總動(dòng)量為零;
②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中至少有一個(gè)方向的動(dòng)量守恒(如水平方向或豎直方向).
(2)畫草圖:解題時(shí)要畫出各物體的位移關(guān)系草圖,找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系,注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移.
例題精練
1.關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中,正確的是( )
A.拋出部分的質(zhì)量m1要小于剩下部分的質(zhì)量m2才能獲得反沖
B.若拋出部分的質(zhì)量m1大于剩下部分的質(zhì)量m2,則m2的反沖力大于m1所受的力
C.反沖運(yùn)動(dòng)中,牛頓第三定律適用,但牛頓第二定律不適用
D.拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律
答案 D
解析 由于系統(tǒng)的一部分向某一方向運(yùn)動(dòng),而使另一部分向相反方向運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動(dòng).定義中并沒有確定兩部分之間的質(zhì)量關(guān)系,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在反沖運(yùn)動(dòng)中,兩部分之間的作用力是一對(duì)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(cuò)誤.在反沖運(yùn)動(dòng)中一部分受到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(guò)程中對(duì)每一部分牛頓第二定律都成立,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
2.將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點(diǎn)火升空,50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)( )
A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/s
C.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s
答案 A
解析 設(shè)火箭的質(zhì)量為m1,燃?xì)獾馁|(zhì)量為m2.由題意可知,燃?xì)獾膭?dòng)量p2=m2v2=50×10-3×600 kg·m/s=30 kg·m/s.以火箭運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?,根?jù)動(dòng)量守恒定律可得,0=m1v1-m2v2,則火箭的動(dòng)量大小為p1=m1v1=m2v2=30 kg·m/s,所以A正確,B、C、D錯(cuò)誤.
隨堂練習(xí)
1.靜止的實(shí)驗(yàn)火箭,總質(zhì)量為M,當(dāng)它以相對(duì)地面的速度v0噴出質(zhì)量為Δm的高溫氣體后,火箭的速度為( )
A.eq \f(Δm,M-Δm)v0 B.-eq \f(Δm,M)v0
C.eq \f(Δm,M)v0 D.-eq \f(Δm,M-Δm)v0
答案 D
解析 火箭整體動(dòng)量守恒,以v0的方向?yàn)檎较?,則有(M-Δm)v+Δmv0=0,
解得:v=-eq \f(Δm,M-Δm)v0,負(fù)號(hào)表示火箭的運(yùn)動(dòng)方向與v0方向相反.
2.(多選)某同學(xué)想用氣墊導(dǎo)軌模擬“人船模型”.該同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室里,將一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的滑塊置于水平氣墊導(dǎo)軌上(不計(jì)摩擦)并接通電源.該同學(xué)又找來(lái)一個(gè)質(zhì)量為m的蝸牛置于滑塊的一端,在食物的誘惑下,蝸牛從該端移動(dòng)到另一端.下面說(shuō)法正確的是( )
A.只有蝸牛運(yùn)動(dòng),滑塊不運(yùn)動(dòng)
B.滑塊運(yùn)動(dòng)的距離是eq \f(M,M+m)L
C.蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移是滑塊的eq \f(M,m)倍
D.滑塊與蝸牛運(yùn)動(dòng)的距離之和為L(zhǎng)
答案 CD
解析 根據(jù)“人船模型”,易得滑塊的位移為eq \f(m,M+m)L,蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移為eq \f(M,M+m)L,C、D正確.
綜合練習(xí)
1.(2021·重慶)如圖,質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑水平地面上,木塊中有一豎直平面內(nèi)的管道,管道的出、入口水平,入口在木塊左端,出口在木塊左端或右端。一個(gè)質(zhì)量也為m的小球(其直徑略小于管道直徑)以水平速度從左端進(jìn)入管道。以水平向右為正方向。設(shè)小球離開木塊時(shí),小球的速度為,木塊的速度為,下列說(shuō)法正確的( )
A.若管道光滑,且出口在左端,則一定有,
B.若通道粗糙,則不可能出現(xiàn)
C.可能出現(xiàn)
D.若小球不能離開木塊,則小球和木塊產(chǎn)生的總熱量一定為
2.(2021·長(zhǎng)治市第一中學(xué)校高三期末)為測(cè)量干粉滅火器噴出磷酸鹽的速度,有人做了這樣的實(shí)驗(yàn):如圖,人坐在小車上,手持滅火器,按壓閥門讓滅火器水平向前噴射。測(cè)得在8.0s內(nèi),人勻加速移動(dòng)的距離為16.0m。已知人(連同設(shè)備)的總質(zhì)量為60kg,滅火器單位時(shí)間內(nèi)噴出磷酸鹽的質(zhì)量恒為0.20kg/s,小車同地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02。忽略該過(guò)程中人總質(zhì)量的變化,可估算出磷酸鹽噴出的速率最接近( )
A.60m/sB.100m/s
C.120m/sD.210m/s
3.(2020·福建省長(zhǎng)泰縣第一中學(xué)高三月考)質(zhì)量為M的小車,以速度v在光滑水平面上前進(jìn),車上站著質(zhì)量為m的人,當(dāng)人以相對(duì)車的速度u向車后水平跳出,車速變?yōu)関0。若取v0方向?yàn)檎?,則( )
A.(m+M)v0=Mv
B.(m+M)v0=Mv-mu
C.(m+M)v0=Mv+m(u+v)
D.(m+M)v0=Mv-m(u-v)
4.(2020·山東濱州市·高三三模)A、B兩物塊放置在光滑水平面上,帶有同種電荷,A物塊的質(zhì)量為M,B物塊的質(zhì)量為m。A、B兩物塊緊靠在一起(A、B間無(wú)電荷交換),釋放一段時(shí)間后,A、B兩物塊相距為d,此時(shí)B物塊的速度為v。A、B兩帶電體均可看作點(diǎn)電荷,已知兩點(diǎn)電荷系統(tǒng)具有的電勢(shì)能的大小僅與兩帶電體的電荷量以及距離有關(guān)。若A物體質(zhì)量不變,將B物塊的質(zhì)量增大為2m,A、B兩物塊電荷量保持不變,仍從緊靠在一起釋放,則釋放后A、B兩物塊距離為d時(shí)B物塊的速度為( )
A.B.C.D.
5.(2020·山東濰坊市·高二期中)質(zhì)量為m、半徑為R的小球,放在半徑為3R、質(zhì)量為3m的大空心球內(nèi),大球開始靜止在光滑水平面上。當(dāng)小球從如圖所示的位置(兩球心在同一水平面上)無(wú)初速度沿內(nèi)壁滾到最低點(diǎn)時(shí),大球移動(dòng)的距離是( )
A.B.C.D.
6.(2020·安徽省太和第一中學(xué)高二期中)離子推進(jìn)器是利用電場(chǎng)加速帶電粒子,形成向外發(fā)射的粒子流,從而對(duì)飛行器產(chǎn)生反沖力使其獲得加速度的。已知飛行器和推進(jìn)器的總質(zhì)量為M,推進(jìn)器發(fā)射的是2價(jià)氧離子,發(fā)射功率為P,加速電壓為U,若每個(gè)氧離子的質(zhì)量為m,基本電荷的電荷量為e,不計(jì)發(fā)射氧離子后飛行器質(zhì)量的變化,下列判斷正確的是( )
A.射出的氧離子速度為
B.每秒鐘射出的氧離子數(shù)為
C.射出離子后飛行器開始運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
D.離子射出時(shí)的動(dòng)量大小P=2meU
7.(2020屆《沖刺清北》高三理科綜合模擬試卷(一))滑板運(yùn)動(dòng)是青少年比較喜歡的一種戶外運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的小孩站在一輛質(zhì)量為λm的滑板車上,小孩與滑板車一起在光滑的水平路面上以速度勻速運(yùn)動(dòng),突然發(fā)現(xiàn)前面有一個(gè)小水坑,由于來(lái)不及轉(zhuǎn)向和剎車,該小孩立即相對(duì)滑板車以速度向前跳離滑板車,滑板車速度大小變?yōu)樵瓉?lái)的,但方向不變,則λ為( )
A.B.C.D.
8.(2020·全國(guó)高三專題練習(xí))如圖所示,放在光滑水平桌面上的A、B兩個(gè)小木塊中間夾一被壓縮的輕彈簧,當(dāng)輕彈簧被放開時(shí),A、B兩個(gè)小木塊各自在桌面上滑行一段距離后,飛離桌面落在地面上。若mA=3mB,則下列結(jié)果正確的是( )
A.若輕彈簧對(duì)A、B做功分別為W1和W2,則有W1∶W2=1∶1
B.在與輕彈簧作用過(guò)程中,兩木塊的速度變化量之和為零
C.若A、B在空中飛行時(shí)的動(dòng)量變化量分別為Δp1和Δp2,則有Δp1∶Δp2=1∶1
D.若A、B同時(shí)離開桌面,則從釋放輕彈簧開始到兩木塊落地的這段時(shí)間內(nèi),A、B兩木塊的水平位移大小之比為1∶3
9.(2021·廣西河池市·高二期末)在某次軍演時(shí),一炮彈由地面斜向上發(fā)射,假設(shè)當(dāng)炮彈剛好到最高點(diǎn)時(shí)爆炸,炸成兩部分P、Q,其中P的質(zhì)量大于Q。已知爆炸后P的運(yùn)動(dòng)方向與爆炸前的運(yùn)動(dòng)方向相同,假設(shè)爆炸后P、Q的速度方向均沿水平方向,忽略空氣的阻力,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.爆炸后Q的運(yùn)動(dòng)方向一定與P的運(yùn)動(dòng)方向相同
B.爆炸后Q比P先落地
C.Q的落地點(diǎn)到爆炸點(diǎn)的水平距離大
D.爆炸前后P、Q動(dòng)量的變化量大小相等
10.(2021·遼寧高一期末)燃放爆竹是我國(guó)傳統(tǒng)民俗。春節(jié)期間,某人斜向上拋出一個(gè)爆竹,到最高點(diǎn)時(shí)速度大小為,方向水平向東,并炸開成質(zhì)量相等的三塊碎片、、,其中碎片的速度方向水平向東,忽略空氣阻力。炸開后的瞬間( )
A.若碎片速度為零,則碎片速度方向可能水平向西
B.若碎片速度方向水平向西,則碎片速度方向一定水平向南
C.若碎片速度方向水平向北,則碎片速度方向可能水平向西
D.若碎片、速度等大反向,則碎片速率為,方向水平向西
11.(2021·黑龍江哈爾濱市第六中學(xué)校高一期末)長(zhǎng)為L(zhǎng)的小船停在靜水中,質(zhì)量為m的人從靜止開始從船頭走到船尾。不計(jì)水的阻力,船對(duì)地面位移的大小為d,則小船的質(zhì)量為( )
A.B.C.D.
12.(2021·江蘇高二期末)在圖示足夠長(zhǎng)的光滑水平面上,用質(zhì)量分別為和的甲、乙兩滑塊將僅與甲拴接的微型輕彈簧壓緊后處于靜止?fàn)顟B(tài),乙的右側(cè)有一固定的擋板,現(xiàn)將兩滑塊由靜止釋放,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),甲的速度大小為,此時(shí)乙尚未與相撞之后乙與擋板碰撞反彈后,不能再與彈簧發(fā)生碰撞。則擋板對(duì)乙的沖量的最大值為( )
A.B.C.D.
13.(2020·江西高一期末)如圖所示,質(zhì)量m=30kg的小俊同學(xué)站在質(zhì)量M=150kg的車的一端,車長(zhǎng)L=3m,相對(duì)于地面靜止。若車與地面間的摩擦可以忽略不計(jì),則小俊同學(xué)由車的一端走到另一端的過(guò)程中,車將( )
A.后退0.25mB.后退0.3m
C.后退0.5mD.一直勻速后退
14.(2021·銀川唐徠回民中學(xué)高三其他模擬)如圖所示,在光滑的水平桌面上有體積相同的兩個(gè)小球A、B,質(zhì)量分別為m=0.1 kg和M=0.3 kg,兩球中間夾著一根壓縮的輕彈簧,原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài),同時(shí)放開A、B球和彈簧,已知A球脫離彈簧時(shí)的速度為6 m/s,接著A球進(jìn)入與水平面相切、半徑為0.5 m的豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道運(yùn)動(dòng),P、Q為半圓形軌道豎直的直徑,g取10 m/s2。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.彈簧彈開過(guò)程,彈力對(duì)A的沖量大小大于對(duì)B的沖量大小
B.A球脫離彈簧時(shí)B球獲得的速度大小為2 m/s
C.A球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過(guò)程中所受合外力的沖量大小為1 N·s
D.若半圓軌道半徑改為0.9 m,則A球不能到達(dá)Q點(diǎn)
15.(2021·廣東紅嶺中學(xué)高三月考)燃放爆竹是我國(guó)傳統(tǒng)民俗。春節(jié)期間,某人斜向上拋出一個(gè)爆竹,到最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0,方向水平向東,并炸開成質(zhì)量相等的三塊碎片a、b、c,其中碎片a的速度方向水平向東,忽略空氣阻力。以下說(shuō)法正確的是( )
A.炸開時(shí),若碎片b的速度方向水平向西,則碎片c的速度方向可能水平向南
B.炸開時(shí),若碎片b的速度為零,則碎片c的速度方向一定水平向西
C.炸開時(shí),若碎片b的速度方向水平向北,則三塊碎片一定同時(shí)落地
D.炸開時(shí),若碎片a、b的速度等大反向,則碎片c落地時(shí)的速率可能等于3v0
16.(2021·全國(guó)高三月考)如圖所示,由兩段圓弧和兩段直軌道平滑連接,組成的封閉軌道固定在水平面上,整個(gè)封閉軌道關(guān)于O1O2連線所在直線對(duì)稱,在兩小球間壓縮一輕彈簧(彈簧與小球不拴連),用細(xì)線固定并靠著直軌道靜置,不計(jì)一切摩擦。已知r2=2r1,m1=2m2=m,現(xiàn)將細(xì)線燒斷,兩小球進(jìn)入圓弧軌道前彈簧已恢復(fù)原長(zhǎng),小球m1進(jìn)入圓弧軌道時(shí)的速度為v,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.兩球進(jìn)入圓弧軌道時(shí)的動(dòng)能之比Ek1:Ek2=2:1
B.兩球進(jìn)入圓弧軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力之比F1:F2=1:2
C.燒斷細(xì)繩前,彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為Ep=mv2
D.兩球經(jīng)過(guò)圓弧軌道的時(shí)間相同
17.(2021·全國(guó)高三專題練習(xí))如圖所示,在光滑水平面上放置一個(gè)質(zhì)量為M的滑塊,滑塊的一側(cè)是一個(gè)弧形槽,凹槽半徑為R,A點(diǎn)切線水平。另有一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度v0從A點(diǎn)沖上滑塊,重力加速度大小為g,不計(jì)摩擦。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.當(dāng)v0=時(shí),小球能到達(dá)B點(diǎn)
B.如果小球的速度足夠大,球?qū)幕瑝K的左側(cè)離開滑塊后直接落到水平面上
C.小球到達(dá)斜槽最高點(diǎn)處,小球的速度為零
D.小球回到斜槽底部時(shí),小球速度方向可能向左
18.(2021·青海海南藏族自治州·高二期中)如圖所示,光滑地面上有一質(zhì)量為的足夠長(zhǎng)木板,一質(zhì)量為的人站在木板的端,關(guān)于人由靜止開始至運(yùn)動(dòng)到木板的端(、表示地面上原、對(duì)應(yīng)的點(diǎn)),則如圖所示中正確的是( )
A.B.
C.D.
19.(2021·河北高二月考)2021年5月15日,天問(wèn)一號(hào)著陸巡視器成功著陸于火星,中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。攜帶火星車的著陸器與環(huán)繞器分離后,最后階段利用反推火箭在火星表面實(shí)現(xiàn)軟著陸,設(shè)著陸器總質(zhì)量為M,極短時(shí)間內(nèi)瞬間噴射的燃?xì)赓|(zhì)量是m,為使著陸器經(jīng)一次瞬間噴射燃?xì)夂螅湎侣涞乃俾蕪膙0減為v,需要瞬間噴出的燃?xì)馑俾始s為( )
A.v0-vB.(v0-v)
C.(v0-v)+vD.
20.(2021·江蘇揚(yáng)州市·儀征市第二中學(xué)高二月考)拋出的手雷在最高點(diǎn)時(shí)水平速度為10m/s,這時(shí)突然炸成兩塊,其中大塊質(zhì)量為300g仍按原方向飛行,其速度測(cè)得為50m/s。另一小塊質(zhì)量為200g,則它的速度的大小為( )
A.25m/sB.50m/sC.75m/sD.100m/s
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)6 反沖現(xiàn)象 火箭精品達(dá)標(biāo)測(cè)試,共31頁(yè)。試卷主要包含了反沖現(xiàn)象,火箭,反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用——“人船模型”等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中人教版 (2019)6 反沖現(xiàn)象 火箭精品課后練習(xí)題,共31頁(yè)。試卷主要包含了反沖現(xiàn)象,火箭,反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用——“人船模型”等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)6 反沖現(xiàn)象 火箭優(yōu)秀同步測(cè)試題,共31頁(yè)。試卷主要包含了反沖現(xiàn)象,火箭,反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用——“人船模型”等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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