第9章 专题提分课　6 反冲现象与“人船模型”问题-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

六　反冲现象与“人船模型”问题 类型1　反冲现象 1．命题规律 反冲现象、爆炸问题能很好地将物理知识应用于生产、生活实际中，从近几年的高考题可看出题型为选择题或计算题，难度中等。题目大多联系一定的情境，或结合能量知识解决问题。 2．复习指导 (1)反冲运动中，相互作用的内力一般较大，当受到较小外力时也可以用动量守恒定律来处理。 (2)爆炸过程中的内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒，而机械能增加。 题型一　反冲问题 将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为 600 m/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. 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 【自主解答】 A　解析：设火箭的质量为m1，燃气的质量为m2。由题意可知，燃气的动量p2＝m2v2＝50×10－3×600 kg·m/s＝30 kg·m/s。以火箭运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可得，0＝m1v1－m2v2，则火箭的动量大小为p1＝m1v1＝m2v2＝30 kg·m/s，所以A正确，B、C、D错误。 【核心归纳】 对反冲运动的三点说明 作用 原理 反冲运动是系统内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，反冲运动遵循动量守恒定律 机械能 增加 反冲运动中，物体间的作用力做正功，其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加 题型二　爆炸问题 (2018·全国卷Ⅰ)一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为0时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。求： (1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。 【自主解答】 解析：(1)设烟花弹上升的初速度为v0，由题给条件有E＝mv 设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t，由运动学公式有0＝v0－gt 联立解得t＝。 (2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1，由机械能守恒定律有E＝mgh1 爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设爆炸后瞬间其速度分别为v1和v2。由题给条件和动量守恒定律有 ＝Emv＋mv mv2＝0mv1＋ 两部分的速度方向相反，向上运动的部分做竖直上抛运动。设爆炸后烟花弹向上运动的部分继续上升的高度为h2，由机械能守恒定律有 mgh2＝mv 联立解得，爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度为h＝h1＋h2＝。 答案：(1)　(2) 【核心归纳】 爆炸现象的三个规律 动量守恒 爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，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(如化学能)转化为动能 位置不变 爆炸的时间极短，作用过程中物体产生的位移很小，可以认为爆炸前、后时刻各部分位置不变 类型2　“人船模型”问题 1．命题规律 “人船模型”问题是动量守恒定律的典型应用，通常考查“人船模型”的拓展应用。将“人船模型”基本知识融入题目当中，题目有一定的综合性。 2．复习指导 (1)“人船模型”适用于由两物体组成的系统，当满足动量守恒条件(含某一方向动量守恒)时，若其中一个物体向某一方向运动，则另一物体在其作用力的作用下向相反方向运动。 (2)解题时要画出两物体的位移关系草图，找出各位移间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移，一般是对地的位移。 题型一　“人船模型”的基本应用 一小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将小船平行于码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船。用卷尺测出小船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长为L。已知他的自身质量为m，水的阻力不计，小船的质量为(　　) A. B. C. D. 【自主解答】 A　解析：设人走动时小船的速度大小为v，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为t，取小船的速度方向为正方向，如图所示，则v＝，故选A。，根据动量守恒定律有Mv－mv′＝0，解得小船的质量M＝，v′＝ 【核心归纳】 1．“人船模型”的特征 两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为0，则系统动量守恒。在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。 2．“人船”位置 如图所示，长为L、质量为m船的小船停在静水中，质量为m人