2017高考物理动量守恒定律10个模型最新模拟题精选训练专题03反冲模型含解析

1、学必求其心得，业必贵于专精动量守恒的十种模型精选训练 3动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的规律之 一，它不仅适用于宏观、低速领域，而且适用于微观、 高速领域。通过对最新高考题和模拟题研究， 可归纳出 命题的十种模型。三,反冲模型【模型解读】物体的不同部分在内力作用下向相反方向 的运动，称为反冲。反冲的特点是物体间相互作用的内 力大，在外力远远小于内力情况下，可以认为动量守恒。 常见的反冲现象有：喷气式飞机的运动，火箭的运动， 放射性元素的衰变等.例3. 一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员,在距离 飞船x=45m处与飞船处于相对静止状态，宇航员背着 装有质量为mo=0.5 kg氧气的

2、贮气筒.筒上装有可以使氧 气以v=50 m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着返 回飞船的相反方向放出氧气，才能回到飞船，同时又必须 保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为 Q=2O 5X 104 kg/s,不考虑喷出氧气对设备及宇航员 总质量的影响，则：(1)瞬时喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？(2)为了使总耗氧量最低，应一次喷出多少氧气 越回时 间又是多少？学必求其心得，业必贵于专精【名师解析】(1)由题述可知所求的口出氧气的质量m应有一个范围，若m太小，宇航员获得的速度也小，虽贮气筒中 剩余的氧气较多，但由于返回飞船所用的时间太长，将 无法满足他途中呼吸所用，若m太大，宇航员

3、获得的速 度虽然大了，而筒中氧气太少，也无法满足其呼吸作用， 所以m对应的最小和最大两个临界值都应是氧气恰好 用完的情况，设瞬间喷气 mkg时，宇航员恰能安全返 回，根据动量守恒定律可得：mv=MV 宇航员匀速返回的时间为t=x/V TOC o 1-5 h z 贮气筒中氧气的总质量：m0m+Qt代入数据可得0o 05 kg mw 0. 45 kg(2)当总耗氧量最低时，宇航员安全返回，共消耗氧气 m,则m=m + Qt2 由可得 m= QxM + m= . 5 0 + mmvm2当m = 一m,即m=0。15 kg时，Am有极小值，故 总耗氧量最低时，应一次喷出 m=0.15 kg的氧气。将m

4、=0.15 kg代入两式可解得返回时间：t=600 s 【点评】若向前瞬时喷出微量气体，根据动量定理，则受到一个向后的瞬时作用力，具有一个瞬时加速度 ，获 得一个速度后退.若向前持续喷出气体，则速度一个向后学必求其心得，业必贵于专精的持续力，具有持续的加速度.针对训练题一.选择题1.运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（）A.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后排出，气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭【参考答案】：B【名蜥解析火箭工作的

5、原理是利用反冲运动,是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速嗑出时, 使火箭获得的反冲速度；故正确答案为选项B。2.静止的实验火箭，总质量为 M,当它以对地速度为vo喷出质量为zm的高温气体后，火箭的速度为（）2mv0Ao r.丁M- AmB.一错误!C.错误!学必求其心得，业必贵于专精【参考答案】：B【名师解析】：取火箭及气体为系统，则气流在向外喷气过程中满足动量守恒定律，由动量守恒定律得0= mv0+ M m)v解得v = 一错误 V。所以B选项正确。3. 一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿 运动方向的相反方向射出一物体 P,不计空气阻力，则( )A.火箭一定离开原来轨道运动

6、B. P 一定离开原来轨道运动C.火箭运动半径可能不变D. P运动半径一定减小【参考答案】:A【名师解析】：火箭射出物体P后，由反冲原理火箭速 度变大,所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨 道，半径增大A项对，C项错；P的速率可能减小，可 能不变，可能增大，运动也存在多种可能性，所以 B、D 错。4. 一装有柴油的船静止于水平面上，船前舱进水，堵 住漏洞后用一水泵把前舱的油抽往后舱，如图51所示。不计水的阻力，船的运动情况是()学必求其心得，业必贵于专精图5 -1A.向前运动B.向后运动C.静止D.无法判断【参考答案】：A【名师解析】：虽然抽油的过程属于船与油的内力作用,但油的质量发生了茸

7、移,从前舱主堤I了后舱j相当 于人从船的另一头的过程。故乩正确。二.计算题1. 一火箭喷气发动机每次喷出 m=200 g的气体，喷出的气体相对地面的速度v=1 000 m/s。设此火箭初始质量M = 300 kg,发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机 1 s末的速度是多大？【名师解析】：以火箭和它在1 s内喷出的气体为研究对象，系统动量守恒。设火箭1 s末的速度为v , 1 s内共喷出质量为20m的气体，以火箭前进的方向为正方向。由动量守恒定律得（M 20m） v - 20mv= 0,解得 v=错误!=错误！ m/s213.5 m/s 。答案：13.5 m/s学

8、必求其心得，业必贵于专精2.如图5-4所示,一对杂技演员（都视为质点）荡秋千（秋 千绳处于水平位置）从A点由静止出发绕O点下摆，当 摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平 方向推出，然后自己刚好能回到高处 Ao求男演员落地 点C与O点的水平距离x。已知男演员质量ml和女演 员质量m2之比错误! = 2,秋千的质量不计，秋千的摆长为 R, C点比O点低5R。h* - -A5人i C图5 -4学必求其心得，业必贵于专精【名师解析工设分离前男女演员在秋千最低点处E的速度为加由机械靛守恒定律（血+通）=蠢+展）电设刚分离时男演员速度的大小为N方向与凡相同,女演员速度的大小为巧方向与用相反由动

9、量守恒, （S+迎）口=曰/一隼玛F分离后，男演员做平抛运动。设男演员从被推出到落在。点所需的时间为门根据题绐条件，由运动学知律,占I看=VI t根据颖给条件，女演员刚好回到点，由机械能守恒定律，1 a3身=1通代：已知q = 由以上音式可得答案：B斤3。课外科技小组制作了一只水火箭，用压缩空气压出水流使火箭运动。用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为2X 104m3/s,喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1。4kg则启动2s 末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动 阻力不计，水的密度是103kg/m3。【名师解析】“水火箭”喷出水流做反冲运动.设火箭

10、原来总质量为M,喷出水流的流量为Q,水的密度为p,喷出水流的速度为v,火箭的反冲速度为v, 由动量守恒定律得且（M Qt） v= Qtv,学必求其心得，业必贵于专精火箭启动2s末的速度为v = Qt = 4 m/s. M Qt4。平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落 在平板车上的A点，距货厢水平距离为l=4 m,如图所 示。人的质量为m,车连同货厢的质量为M=4 m,货厢 高度为 h=1.25 m(g 取 10 m/s2)。求：(1打在人跳出后到落到A点期间的反冲速度； (2)车在地面上移动的位移是多少 仅落在A点并站定 以后，车还运动吗

11、？学必求其心得，业必贵于专精【名师解析】(1)人从货厢边跳高的过程，系统(Ax车和货厢)的动量守恒j设人的水平速度是小车的反冲速度是 y”则加3-航尸0,解得：H Pt/4人跳高货厢后做平抛运动j车以已做匀速运动，由 h=igt2解得运动时间为tH. 5s *在这段时间内大的水平位移力和车的位移后分别为打戊，力由图可知Xl+1即Vrt+Vat=li 4 F 1v2 = =mrs = Lb阳/ s联立解得：无5x05(9)车的水平位移也为：xL&XO.Sm.e m人落到车上4点的过程，系统水平方向的动量守恒,大落到车上前的水平速度仍为打,车的速度为列,落 到车上后设它们的共同速度为V1根据水平方回动量守恒得iivlTTv尸(MtiOv,则E)故人落到车上A点站定后车的速度为零。5连同炮弹在内的炮车停放在水平地面上，炮车质量为M,炮膛中炮弹质量为m,炮车与地面间的动摩擦因数为u,炮筒的仰角为口，设炮弹以相对于