得的速度为v(相对于太空站),火箭第二次喷射的气体的速度多大(相对于太空站)?
解析:题意中所涉及的速度都是相对于太空站的,可以直接使用动量守恒定律,
规定v0的方向为正方向,则:
第一次喷气后:0=mv0-(M-m)v1,
v1=,v1与正方向相反
第二次喷气后:-(M-m)v1=mv2-(M-2m)v,所以v2=v-v0。
答案:见解析
8.在砂堆上有一木块,质量M=5 kg,木块上放一爆竹,质量m=0.10 kg。点燃爆竹后木块陷入砂中深5 cm,若砂对木块运动的阻力恒为58 N,不计爆竹中火药质量和空气阻力。求爆竹上升的最大高度。(g取10 m/s2)
解析:火药爆炸时内力远大于重力,所以爆炸时动量守恒,取向上的方向为正方向,由动量守恒定律得
mv-Mv′=0①
(式中v、v′分别为爆炸后爆竹和木块的速率)
木块陷入砂中做匀减速运动到停止,其加速度大小为
a== m/s2=1.6 m/s2。②
木块做匀减速运动的初速度
v′= = m/s=0.4 m/s③
代入①式,得v=20 m/s。④
爆竹以初速度v做竖直上抛运动,上升的最大高度为
h== m=20 m。⑤
答案:20 m