2017高考物理動量守恒定律10個模型最新模擬題精選訓(xùn)練專題03反沖模型含解析

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精動量守恒的十種模型精選訓(xùn)練 3動量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的規(guī)律之 一，它不僅適用于宏觀、低速領(lǐng)域，而且適用于微觀、 高速領(lǐng)域。通過對最新高考題和模擬題研究， 可歸納出 命題的十種模型。三,反沖模型【模型解讀】物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向 的運動，稱為反沖。反沖的特點是物體間相互作用的內(nèi) 力大，在外力遠遠小于內(nèi)力情況下，可以認為動量守恒。 常見的反沖現(xiàn)象有：噴氣式飛機的運動，火箭的運動， 放射性元素的衰變等.例3. 一個連同裝備總質(zhì)量為M=100kg的宇航員,在距離 飛船x=45m處與飛船處于相對靜止狀態(tài)，宇航員背著 裝有質(zhì)量為mo=0.5 kg氧氣的

2、貯氣筒.筒上裝有可以使氧 氣以v=50 m/s的速度噴出的噴嘴，宇航員必須向著返 回飛船的相反方向放出氧氣，才能回到飛船，同時又必須 保留一部分氧氣供途中呼吸用，宇航員的耗氧率為 Q=2O 5X 104 kg/s,不考慮噴出氧氣對設(shè)備及宇航員 總質(zhì)量的影響，則：(1)瞬時噴出多少氧氣，宇航員才能安全返回飛船？(2)為了使總耗氧量最低，應(yīng)一次噴出多少氧氣 越回時 間又是多少？學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【名師解析】(1)由題述可知所求的口出氧氣的質(zhì)量m應(yīng)有一個范圍，若m太小，宇航員獲得的速度也小，雖貯氣筒中 剩余的氧氣較多，但由于返回飛船所用的時間太長，將 無法滿足他途中呼吸所用，若m太大，宇航員

3、獲得的速 度雖然大了，而筒中氧氣太少，也無法滿足其呼吸作用， 所以m對應(yīng)的最小和最大兩個臨界值都應(yīng)是氧氣恰好 用完的情況，設(shè)瞬間噴氣 mkg時，宇航員恰能安全返 回，根據(jù)動量守恒定律可得：mv=MV 宇航員勻速返回的時間為t=x/V TOC o 1-5 h z 貯氣筒中氧氣的總質(zhì)量：m0m+Qt代入數(shù)據(jù)可得0o 05 kg mw 0. 45 kg(2)當(dāng)總耗氧量最低時，宇航員安全返回，共消耗氧氣 m,則m=m + Qt2 由可得 m= QxM + m= . 5 0 + mmvm2當(dāng)m = 一m,即m=0。15 kg時，Am有極小值，故 總耗氧量最低時，應(yīng)一次噴出 m=0.15 kg的氧氣。將m

4、=0.15 kg代入兩式可解得返回時間：t=600 s 【點評】若向前瞬時噴出微量氣體，根據(jù)動量定理，則受到一個向后的瞬時作用力，具有一個瞬時加速度 ，獲 得一個速度后退.若向前持續(xù)噴出氣體，則速度一個向后學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精的持續(xù)力，具有持續(xù)的加速度.針對訓(xùn)練題一.選擇題1.運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是（）A.燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭B.火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后排出，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【參考答案】：B【名蜥解析火箭工作的

5、原理是利用反沖運動,是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速嗑出時, 使火箭獲得的反沖速度；故正確答案為選項B。2.靜止的實驗火箭，總質(zhì)量為 M,當(dāng)它以對地速度為vo噴出質(zhì)量為zm的高溫氣體后，火箭的速度為（）2mv0Ao r.丁M- AmB.一錯誤!C.錯誤!學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【參考答案】：B【名師解析】：取火箭及氣體為系統(tǒng)，則氣流在向外噴氣過程中滿足動量守恒定律，由動量守恒定律得0= mv0+ M m)v解得v = 一錯誤 V。所以B選項正確。3. 一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運動，若其沿 運動方向的相反方向射出一物體 P,不計空氣阻力，則( )A.火箭一定離開原來軌道運動

6、B. P 一定離開原來軌道運動C.火箭運動半徑可能不變D. P運動半徑一定減小【參考答案】:A【名師解析】：火箭射出物體P后，由反沖原理火箭速 度變大,所需向心力變大，從而做離心運動離開原來軌 道，半徑增大A項對，C項錯；P的速率可能減小，可 能不變，可能增大，運動也存在多種可能性，所以 B、D 錯。4. 一裝有柴油的船靜止于水平面上，船前艙進水，堵 住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖51所示。不計水的阻力，船的運動情況是()學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精圖5 -1A.向前運動B.向后運動C.靜止D.無法判斷【參考答案】：A【名師解析】：雖然抽油的過程屬于船與油的內(nèi)力作用,但油的質(zhì)量發(fā)生了茸

7、移,從前艙主堤I了后艙j相當(dāng) 于人從船的另一頭的過程。故乩正確。二.計算題1. 一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出 m=200 g的氣體，噴出的氣體相對地面的速度v=1 000 m/s。設(shè)此火箭初始質(zhì)量M = 300 kg,發(fā)動機每秒噴氣20次，在不考慮地球引力及空氣阻力的情況下，火箭發(fā)動機 1 s末的速度是多大？【名師解析】：以火箭和它在1 s內(nèi)噴出的氣體為研究對象，系統(tǒng)動量守恒。設(shè)火箭1 s末的速度為v , 1 s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，以火箭前進的方向為正方向。由動量守恒定律得（M 20m） v - 20mv= 0,解得 v=錯誤!=錯誤！ m/s213.5 m/s 。答案：13.5 m/s學(xué)

8、必求其心得，業(yè)必貴于專精2.如圖5-4所示,一對雜技演員（都視為質(zhì)點）蕩秋千（秋 千繩處于水平位置）從A點由靜止出發(fā)繞O點下擺，當(dāng) 擺到最低點B時，女演員在極短時間內(nèi)將男演員沿水平 方向推出，然后自己剛好能回到高處 Ao求男演員落地 點C與O點的水平距離x。已知男演員質(zhì)量ml和女演 員質(zhì)量m2之比錯誤! = 2,秋千的質(zhì)量不計，秋千的擺長為 R, C點比O點低5R。h* - -A5人i C圖5 -4學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【名師解析工設(shè)分離前男女演員在秋千最低點處E的速度為加由機械靛守恒定律（血+通）=蠢+展）電設(shè)剛分離時男演員速度的大小為N方向與凡相同,女演員速度的大小為巧方向與用相反由動

9、量守恒, （S+迎）口=曰/一隼瑪F分離后，男演員做平拋運動。設(shè)男演員從被推出到落在。點所需的時間為門根據(jù)題紿條件，由運動學(xué)知律,占I看=VI t根據(jù)穎給條件，女演員剛好回到點，由機械能守恒定律，1 a3身=1通代：已知q = 由以上音式可得答案：B斤3。課外科技小組制作了一只水火箭，用壓縮空氣壓出水流使火箭運動。用壓縮空氣壓出水流使火箭運動。假如噴出的水流流量保持為2X 104m3/s,噴出速度保持為對地10 m/s.啟動前火箭總質(zhì)量為1。4kg則啟動2s 末火箭的速度可以達到多少？已知火箭沿水平軌道運動 阻力不計，水的密度是103kg/m3?！久麕熃馕觥俊八鸺眹姵鏊髯龇礇_運動.設(shè)火箭

10、原來總質(zhì)量為M,噴出水流的流量為Q,水的密度為p,噴出水流的速度為v,火箭的反沖速度為v, 由動量守恒定律得且（M Qt） v= Qtv,學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精火箭啟動2s末的速度為v = Qt = 4 m/s. M Qt4。平板車停在水平光滑的軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨廂邊沿水平方向順著軌道方向跳出，落 在平板車上的A點，距貨廂水平距離為l=4 m,如圖所 示。人的質(zhì)量為m,車連同貨廂的質(zhì)量為M=4 m,貨廂 高度為 h=1.25 m(g 取 10 m/s2)。求：(1打在人跳出后到落到A點期間的反沖速度； (2)車在地面上移動的位移是多少 僅落在A點并站定 以后，車還運動嗎

11、？學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【名師解析】(1)人從貨廂邊跳高的過程，系統(tǒng)(Ax車和貨廂)的動量守恒j設(shè)人的水平速度是小車的反沖速度是 y”則加3-航尸0,解得：H Pt/4人跳高貨廂后做平拋運動j車以已做勻速運動，由 h=igt2解得運動時間為tH. 5s *在這段時間內(nèi)大的水平位移力和車的位移后分別為打戊，力由圖可知Xl+1即Vrt+Vat=li 4 F 1v2 = =mrs = Lb陽/ s聯(lián)立解得：無5x05(9)車的水平位移也為：xL&XO.Sm.e m人落到車上4點的過程，系統(tǒng)水平方向的動量守恒,大落到車上前的水平速度仍為打,車的速度為列,落 到車上后設(shè)它們的共同速度為V1根據(jù)水平方回動量守恒得iivlTTv尸(MtiOv,則E)故人落到車上A點站定后車的速度為零。5連同炮彈在內(nèi)的炮車停放在水平地面上，炮車質(zhì)量為M,炮膛中炮彈質(zhì)量為m,炮車與地面間的動摩擦因數(shù)為u,炮筒的仰角為口，設(shè)炮彈以相對于