专题6 反冲现象 火箭-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题6 反冲现象 火箭 ( 教材习题精讲 ) 1．一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？ 【答案】飞机的速度仍在增加，因为飞机和气体组成的系统动量守恒。 【解析】令飞机的质量为M，喷出气体的质量为m，根据动量守恒定律有 (M+m)v0= Mv+mv’ 所以喷出气体后，飞机的速度 由于喷出的气体相对于飞机的速度小于小于800m/s，所以气体相对于地面的速度与飞机速度同向，且小于开始时飞机的速度v0，根据表达式可见，喷出气体后的飞机速度仍是增加的。 故飞机的速度仍在增加，因为飞机和气体组成的系统动量守恒。 2．一个连同装备共100 kg的宇航员，在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态．装备中有一个高压气源，能以50 m／s的速度喷出气体．宇航员为了能在10 min时间返回飞船，则他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出的气体质量是多少？ 【答案】0.15kg 【解析】设宇航员的速度为u，则：，释放m1氧气后，则根据动量守恒有：0=m1v-(M-m1)u，代入数据得m1=0.15kg. 3．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为，最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？ 【答案】分离后卫星的速度增加到7.3×103m/s，火箭壳体的速度为5.5×103m/s． 【解析】设分离后壳体的速度为v′，根据动量守恒定律得 （m1+m2）v=m1（v′+u）+m2v′ 代入数据解得 v′=5.5×103m/s 则卫星的速度为5.5×103m/s+1.8×103m/s=7.3×103m/s． 卫星分离后速度v1=7.3×103m/s＞v=7.0×103m/s，将发生“离心现象”，卫星对地面的高度将增大，该过程需克服地球引力做功，万有引力势能将增大，动能将减小，卫星将在某一较高的圆轨道上“稳定”下来作匀速圆周运动．而火箭壳体分离的一速度v′=5.5×103m/s＜v，它的轨道高度不断降低，地球对它的引力做正功，万有引力势能不断减小，动能不断增大，最后将会在大气层中被烧毁． 4．一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是。这个士兵用自动步枪在内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是，子弹离开枪口时相对步枪的速度是。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。 (1)每次射击后皮划艇的速度改变多少？ (2)连续射击后皮划艇的速度是多大？ (3)连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？ 【答案】(1)；(2)；(3) 39.98N 【解析】(1) 设第一发子弹射出后皮划艇的对地速度为v1，则射出子弹的速度为800- v1，不考虑水的阻力，整个系统动量守恒，有 解得 第二发子弹射出后皮划艇的对地速度为v2，则射出子弹的速度为800- v2，不考虑水的阻力，整个系统动量守恒，有 解得 第三发子弹射出后皮划艇的对地速度为v3，则射出子弹的速度为800- v3，不考虑水的阻力，整个系统动量守恒，有 解得 第n发子弹射出后，速度的变化为 (2) 连续射击后，有 化简为 解得 (3)对于10发子弹，由动量定理得 解得 连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是39.98N，方向与子弹运动的方向相反。 【要点提炼】 考点一 反冲运动 （1）反冲定义：根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动．这个现象叫做反冲． （2）反冲运动特点：反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果．反冲运动过程中，一般满足系统的合外力为零或内力远大于外力的条件，因此可以运用动量守恒定律进行分析． （3）反冲现象应用及防止：反冲是生活和生产实践中常见的一种现象，在许多场合，反冲是不利的，如大炮射击时，由于炮身的反冲，会影响炮弹的出口速度和准确性．为了减小反冲的影响，可增大炮身的阻力．但还有许多场合，恰好是利用了反冲，如反击式水轮机是应用反冲而工作的、喷气式飞机和火箭是反冲的重要应用，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的． （4）反冲运动与动量守恒定律对比． 反冲运动的产生是系统内力作用的结果，两个相互作用的物体组成的系统，对的作用力使获得某一方向的动量，对的反作用力使获得相反方向的动量，从而使沿着与的运动方向相反的方向做反冲运动． 理解动量守恒应该注意的问题： ①系统不受外力或所受外力