正确率40.0%有一宇宙飞船,它的正面面积$$S=0. 9 8 \mathrm{m}^{2},$$以$$v=2 \times1 0^{3} \mathrm{\, m / s}$$的速度飞入一宇宙微粒尘区,此尘区每立方米空间内有一个微粒,微粒的平均质量$$m=2 \times1 0^{-7} \mathrm{k g},$$设微粒与飞船外壳碰撞后附于飞船上.要使飞船速度保持不变,则飞船的牵引力应增加()
B
A.$$0. 5 8 4 \mathrm{N}$$
B.$$0. 7 8 4 \mathrm{N}$$
C.$$0. 8 8 4 \mathrm{N}$$
D.$$0. 9 8 4 \mathrm{N}$$
4、['利用动量定理处理流体变动问题']正确率40.0%高速水流切割是一种高科技工艺加工技术,为完成飞机制造中的高难度加工特制了一台高速水流切割机器人,该机器人的喷嘴横截面积为$$1 0^{-7} m^{2}$$,喷嘴射出的水流速度为$$1 0^{3} m / s$$,水的密度为$$1 \times1 0^{3} \, k g / m^{3}$$,设水流射到工件上后速度立即变为零。则该高速水流在工件上产生的压力大小为()
B
A.$$1 0 0 0 N$$
B.$${{1}{0}{0}{N}}$$
C.$${{1}{0}{N}}$$
D.$${{1}{N}}$$
5、['利用动量定理处理流体变动问题', '匀变速直线运动的速度与位移的关系', '匀变速直线运动的速度与时间的关系']正确率40.0%水龙头打开后,水柱以大小为$${{v}_{0}}$$的速度竖直向下稳定喷出,将一平板水平放置在靠近水龙头处,水柱冲击在平板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。此时水对平板的冲击力为$${{F}_{0}}$$.将平板向下平移至距离水龙头$${{h}}$$处,水流出后经过时间$${{t}}$$落在平板上,此时水对平板的冲击力变为$${{2}{{F}_{0}}}$$.忽略空气阻力,下列关系式正确的是()
C
A.$$h=\frac{v_{0}^{2}} {2 g}$$
B.$$h=\frac{v_{0}^{2}} {g}$$
C.$$t=\frac{v_{0}} {g}$$
D.$$t=\frac{( \sqrt{2}-1 ) v_{0}} {g}$$
6、['利用动量定理处理流体变动问题']正确率40.0%一宇宙飞船的横截面积$${{S}}$$,以$${{v}_{0}}$$的恒定速率航行,当进入有宇宙尘埃的区域时,设在该区域,单位体积内有$${{n}}$$颗尘埃,每颗尘埃的质量为$${{m}}$$,若尘埃碰到飞船前是静止的,且碰到飞船后就粘在飞船上,不计其他阻力,为保持飞船匀速航行,飞船发动机的牵引力功率为()
C
A.$${{s}{n}{m}{{v}^{2}_{0}}}$$
B.$$2 s n m v_{0}^{2}$$
C.$${{s}{n}{m}}$$$${{v}^{3}_{0}}$$
D.$$2 s n m v_{0}^{3}$$
7、['利用动量定理处理流体变动问题']正确率40.0%有一种灌浆机可以持续将某种涂料以速度$${{v}}$$喷在墙壁上,其喷射出的涂料产生的压强为$${{p}}$$,若涂料打在墙壁上后便完全附着在墙壁上,涂料的密度为$${{ρ}}$$. 则墙壁上涂料厚度增加的速度$${{u}}$$为( )
B
A.$$\frac{\rho p} {v}$$
B.$$\frac{p} {\rho v}$$
C.$$\frac{\rho} {p v}$$
D.$$\frac{p v} {\rho}$$
9、['利用动量定理处理流体变动问题', '牛顿第三定律的内容及理解']正确率40.0%一辆公交车车头迎风面积为$${{S}}$$,正在逆风行驶,行驶速度为$${{v}_{1}}$$,风速为$${{v}_{2}}$$,空气密度为$${{ρ}}$$,逆风行驶时公交车受到的平均风力约为()
A
A.$$\rho S ( v_{2}+v_{1} )^{2}$$
B.$${{ρ}{S}{v}{^{2}_{1}}}$$
C.$${{ρ}{S}{v}{^{2}_{2}}}$$
D.$$\rho S ( v_{2}-v_{1} )^{2}$$
10、['利用动量定理处理流体变动问题']正确率40.0%为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得$${{1}}$$小时内杯中水位上升了$$4 5 m m.$$查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为$$1 2 m / s$$,据此估算该压强约为$${{(}}$$设雨滴撞击睡莲叶后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为$$1 \times1 0^{3} k g / m^{3} )$$
A
A.$$0. 1 5 \, P a$$
B.$$0. 5 4 \; P a$$
C.$$1. 5 ~ P a$$
D.$$5. 4 \; P a$$
2、飞船在微粒尘区飞行时,单位时间内碰撞的微粒质量为:$$\Delta m = \rho S v = (1) \times 0.98 \times 2 \times 10^3 = 1960 \times 10^{-7} = 1.96 \times 10^{-4} \, \text{kg/s}$$
根据动量定理,微粒附在飞船上使飞船动量减少,需增加牵引力:$$F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = \Delta m \cdot v = 1.96 \times 10^{-4} \times 2 \times 10^3 = 0.392 \, \text{N}$$
但注意题目中微粒平均质量 $$m = 2 \times 10^{-7} \, \text{kg}$$,单位体积微粒数 $$n = 1 \, \text{m}^{-3}$$,因此质量流量应为:$$\Delta m = n m S v = 1 \times 2 \times 10^{-7} \times 0.98 \times 2 \times 10^3 = 3.92 \times 10^{-4} \, \text{kg/s}$$
牵引力:$$F = \Delta m \cdot v = 3.92 \times 10^{-4} \times 2 \times 10^3 = 0.784 \, \text{N}$$,故选 B。
4、单位时间内喷射的水的质量:$$\Delta m = \rho S v = 10^3 \times 10^{-7} \times 10^3 = 0.1 \, \text{kg/s}$$
根据动量定理,水流对工件的压力:$$F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = \Delta m \cdot v = 0.1 \times 10^3 = 100 \, \text{N}$$,故选 B。
5、设水柱横截面积为 $$A$$,密度为 $$\rho$$,初始时平板靠近水龙头,水速为 $$v_0$$,冲击力 $$F_0 = \rho A v_0^2$$。
平板下移 $$h$$ 后,水落到平板上时的速度 $$v = \sqrt{{v_0^2 + 2gh}}$$,冲击力 $$F = \rho A v^2 = 2F_0 = 2\rho A v_0^2$$,因此 $$v^2 = 2v_0^2$$,即 $$v_0^2 + 2gh = 2v_0^2$$,解得 $$h = \frac{{v_0^2}}{{2g}}$$。
下落时间 $$t$$ 满足 $$v = v_0 + gt$$,即 $$\sqrt{{2}}v_0 = v_0 + gt$$,解得 $$t = \frac{{(\sqrt{{2}} - 1)v_0}}{{g}}$$。
故选 A 和 D。
6、单位时间内飞船碰到的尘埃质量:$$\Delta m = n m S v_0$$
为保持匀速,发动机需提供功率克服尘埃带来的动量损失:$$P = F v_0 = (\Delta m \cdot v_0) v_0 = n m S v_0^3$$,故选 C。
7、涂料喷在墙上产生的压强 $$p$$ 等于单位面积上的动量变化率:$$p = \frac{{\Delta p}}{{S \Delta t}} = \frac{{\rho S v \cdot v}}{{S}} = \rho v^2$$
涂料厚度增加速度 $$u$$ 与体积流量关系:$$\rho S u = \rho S v$$,但需考虑动量转换:由 $$p = \rho v^2$$ 得 $$v = \sqrt{{\frac{{p}}{{\rho}}}}$$,而 $$u$$ 与 $$v$$ 关系为 $$u = \frac{{p}}{{\rho v}}$$,代入得 $$u = \frac{{p}}{{\rho \sqrt{{p/\rho}}}} = \sqrt{{\frac{{p}}{{\rho}}}}$$,但选项中无此形式。正确推导:
单位时间单位面积质量流量 $$\rho u$$,动量变化率 $$\rho u v = p$$,因此 $$u = \frac{{p}}{{\rho v}}$$,故选 B。
9、公交车逆风行驶,相对风速为 $$v_2 + v_1$$,风力公式为 $$F = \rho S v_{\text{相对}}^2 = \rho S (v_2 + v_1)^2$$,故选 A。
10、雨滴撞击叶面后速度变为0,压强 $$p = \frac{{F}}{{S}} = \frac{{\Delta m \cdot v}}{{S \Delta t}}$$,其中 $$\frac{{\Delta m}}{{S \Delta t}}$$ 为单位时间单位面积质量,即质量流量密度。
由水位上升速度 $$u = 45 \, \text{mm/h} = 1.25 \times 10^{-5} \, \text{m/s}$$,得质量流量密度 $$\rho u = 10^3 \times 1.25 \times 10^{-5} = 0.0125 \, \text{kg/(m}^2 \cdot \text{s)}$$
压强 $$p = \rho u v = 0.0125 \times 12 = 0.15 \, \text{Pa}$$,故选 A。