正确率40.0%在爆炸实验基地有一发射塔,发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射,上升到空中最高点时炸裂成质量之比为$${{2}}$$∶$${{1}}$$、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时,在$${{5}{s}}$$末和$${{6}{s}}$$末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为$$3 4 0 ~ \mathrm{m / s},$$忽略空气阻力。下列说法正确的是$${{(}{g}}$$取$${{1}{0}{{m}{/}{s}^{2}}{)}}$$()
B
A.两个碎块的位移大小之比为$${{1}}$$∶$${{2}}$$
B.爆炸物的爆炸点离地面高度为$${{8}{0}{m}}$$
C.爆炸后质量大的碎块的初速度为$$6 8 ~ \mathrm{m / s}$$
D.爆炸后两个碎块落地点之间的水平距离为$${{3}{4}{0}{m}}$$
4、['对动量守恒条件的理解', '反冲与爆炸']正确率80.0%采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度$${{(}{)}}$$
A.使喷出的气体速度更大
B.使喷出的气体温度更高
C.使喷出的气体质量更小
D.使喷出的气体密度更小
6、['动能的定义及表达式', '反冲与爆炸']正确率40.0%质量为$${{1}{k}{g}}$$的炮弹,以$${{8}{0}{0}{J}}$$的动能沿水平方向飞行时,突然爆炸分裂为质量相等的两块,前一块仍沿水平方向飞行,动能为$${{6}{2}{5}{J}}$$,则后一块的动能为()
B
A.$${{1}{7}{5}{J}}$$
B.$${{2}{2}{5}{J}}$$
C.$${{1}{2}{5}{J}}$$
D.$${{2}{7}{5}{J}}$$
8、['带电粒子在磁场中的运动', 'α衰变的特点、本质及其方程的写法', '理解核子、电荷数和质量数', '反冲与爆炸']正确率40.0%在匀强磁场中,一个静止的原子核发生$${{α}}$$衰变,衰变后新核与$${{α}}$$粒子的运动方向均与磁场垂直,运动轨迹为两个彼此外切的圆,半径之比为$${{4}{3}{:}{1}}$$,则()
A
A.衰变前原子核的质子数是$${{8}{8}}$$
B.衰变前原子核的质子数是$${{8}{6}}$$
C.半径小的圆是$${{α}}$$粒子的轨迹
D.衰变后新核与$${{α}}$$粒子的动量之比是$${{4}{3}{:}{1}}$$
9、['反冲与爆炸']正确率60.0%下列不属于反冲现象的是$${{(}{)}}$$
B
A.喷气式飞机的运动
B.直升飞机的运动
C.火箭的运动
D.反击式水轮机的运动
10、['平抛运动基本规律及推论的应用', '反冲与爆炸']正确率40.0%质量为$${{m}}$$的炮弹以一定的速度发射,其在水平地面上的射程为$${{d}}$$.若当炮弹飞行到最高点时炸裂成质量相等的两块,其中一块自由下落,另一块的射程为$${{(}{)}}$$
A
A.$${{1}{.}{5}{d}}$$
B.$${{2}{d}}$$
C.$${{d}}$$
D.$${{3}{d}}$$
问题3解析:
设爆炸点高度为$$h$$,爆炸时刻为$$t_0$$。碎块质量比$$m_1:m_2=2:1$$,初速度水平。声音传播时间:$$t_1=5-t_0$$,$$t_2=6-t_0$$,对应碎块落地时间差。
碎块自由落体时间:$$t=\sqrt{\frac{{2h}}{{g}}}$$,代入$$g=10$$得$$t=\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}$$。
声音传播时间:$$\frac{{h}}{{340}}$$。实际听到时间:$$t_0+t+\frac{{h}}{{340}}$$。
设两碎块水平初速$$v_1$$、$$v_2$$,由动量守恒:$$2v_1+v_2=0$$(爆炸前竖直速度为零)。
落地时间相同(均从高度$$h$$自由落体),水平位移$$s_1=v_1t$$,$$s_2=v_2t$$。
声音记录时间差1s:$$\left| \frac{{s_1}}{{340}} - \frac{{s_2}}{{340}} \right| =1$$,即$$|s_1-s_2|=340$$。
由$$v_2=-2v_1$$,得$$s_2=-2s_1$$,$$|s_1-(-2s_1)|=3|s_1|=340$$,$$s_1=\frac{{340}}{{3}}$$,$$s_2=\frac{{680}}{{3}}$$。
位移大小:碎块1位移$$\sqrt{h^2+s_1^2}$$,碎块2$$\sqrt{h^2+s_2^2}$$,比值非1:2,A错误。
爆炸点高度:由$$t_0+t+\frac{{s_1}}{{340}}=5$$和$$t_0+t+\frac{{s_2}}{{340}}=6$$,相减得$$\frac{{s_2-s_1}}{{340}}=1$$,已用。
代入$$t=\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}$$,$$s_1=\frac{{340}}{{3}}$$,$$s_2=\frac{{680}}{{3}}$$,由$$t_0+t+\frac{{s_1}}{{340}}=5$$,且$$t_0$$为爆炸时刻(最高点),$$t_0$$为上升时间,从发射到最高点:$$v_0=gt_0$$,$$h=\frac{{1}}{{2}}gt_0^2$$,故$$t_0=\sqrt{\frac{{2h}}{{g}}}$$,与$$t$$相同(自由落体时间)。
所以$$t_0=t=\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}$$,代入:$$\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}+\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}+\frac{{340/3}}{{340}}=5$$,即$$2\sqrt{\frac{{h}}{{5}}}+\frac{{1}}{{3}}=5$$,解得$$h\approx85.6$$m,非80m,B错误。
质量大碎块初速:$$v_1=\frac{{s_1}}{{t}}=\frac{{340/3}}{{\sqrt{{h/5}}}}$$,代入$$h=85.6$$得$$v_1\approx68$$m/s,C正确。
落地点水平距离:$$|s_1|+|s_2|=\frac{{340}}{{3}}+\frac{{680}}{{3}}=340$$m,D正确。
答案:CD
问题4解析:
火箭速度基于动量守恒:喷气速度越大,反冲速度越大,A正确。
气体温度更高可能增加内能但不直接增加喷速,B错误。
喷出气体质量更小则反冲速度减小,C错误。
气体密度更小不影响动量变化(质量流速可能变),但通常设计优化喷速,D错误。
答案:A
问题6解析:
初始动能$$E_k=800$$J,质量$$m=1$$kg,速度$$v=\sqrt{\frac{{2E_k}}{{m}}}=40$$m/s。
爆炸后前一块质量$$0.5$$kg,动能$$625$$J,速度$$v_1=\sqrt{\frac{{2\times625}}{{0.5}}}=50$$m/s。
动量守恒:$$1\times40=0.5\times50+0.5\times v_2$$,解得$$v_2=30$$m/s。
后一块动能$$E_{k2}=\frac{{1}}{{2}}\times0.5\times30^2=225$$J。
答案:B
问题8解析:
α衰变:新核质量数减4,电荷数减2。轨迹半径$$r=\frac{{mv}}{{qB}}=\frac{{p}}{{qB}}$$,动量$$p$$相同(反冲)。
半径比$$\frac{{r_{\text{新核}}}}{{r_{\alpha}}}=\frac{{q_{\alpha}}}{{q_{\text{新核}}}}=\frac{{2}}{{q_{\text{新核}}}}=\frac{{4}}{{1}}$$,故$$q_{\text{新核}}=\frac{{1}}{{2}}$$,不合理。
正确:$$\frac{{r_{\text{新核}}}}{{r_{\alpha}}}=\frac{{q_{\alpha}}}{{q_{\text{新核}}}}=\frac{{2}}{{q_{\text{新核}}}}=43:1$$?题写43:1,应为4:3?
假设半径比4:3,则$$\frac{{2}}{{q}}=\frac{{4}}{{3}}$$,$$q=1.5$$,非整数。
实际:$$\frac{{r_1}}{{r_2}}=\frac{{q_2}}{{q_1}}$$,设新核电荷数$$Q$$,α粒子电荷2,则$$\frac{{r_{\text{新核}}}}{{r_{\alpha}}}=\frac{{2}}{{Q}}$$。
若比43:1,则$$Q=\frac{{2}}{{43}}$$,错误。
可能题目误,标准解:半径小者电荷大,α粒子电荷大故半径小,C正确。
动量比1:1,D错误。
质子数:衰变前质子数=新核质子数+2。由半径比$$\frac{{r_{\text{新核}}}}{{r_{\alpha}}}=\frac{{2}}{{Q}}$$,若4:3,则$$Q=1.5$$,不整。
通常举例:铀衰变,新核电荷90,α电荷2,半径比$$\frac{{2}}{{90}}=\frac{{1}}{{45}}$$。
题目可能笔误,根据选项,A88或B86。
答案:C(半径小是α轨迹)
问题9解析:
反冲:系统内部分离产生动量守恒运动。
喷气式飞机、火箭、反击式水轮机均属反冲。
直升机靠旋翼拉空气,非反冲(无喷出物质)。
答案:B
问题10解析:
设炮弹初速$$v_0$$,仰角θ,射程$$d=\frac{{v_0^2\sin2\theta}}{{g}}$$。
最高点炸裂,此时水平速度$$v_x=v_0\cos\theta$$,竖直速度0。
一块自由下落(初速0),另一块继承全部水平动量(质量相等),故速度$$2v_x$$。
下落时间$$t=\sqrt{\frac{{2h}}{{g}}}$$,$$h$$为最大高度$$h=\frac{{v_0^2\sin^2\theta}}{{2g}}$$。
后一块水平射程$$s=2v_x\times t=2v_0\cos\theta\times\sqrt{\frac{{v_0^2\sin^2\theta}}{{g^2}}}=2v_0\cos\theta\times\frac{{v_0\sin\theta}}{{g}}=\frac{{2v_0^2\sin\theta\cos\theta}}{{g}}=\frac{{v_0^2\sin2\theta}}{{g}}$$。
而原射程$$d=\frac{{v_0^2\sin2\theta}}{{g}}$$,故$$s=d$$。
答案:C