第六章 微专题19 介质流模型（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

微专题19　介质流模型 1. (2021·湖南长沙月考)如图所示，一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上，底端与竖直墙壁接触．现打开右端阀门，气体向外喷出，设喷口的面积为S，气体的密度为ρ，气体向外喷出的速度为v，则气体刚喷出时钢瓶底端对竖直墙面的作用力大小是(　　) A．ρvS　　　　　　 B． C．ρv2S D．ρv2S D　解析：Δt时间内贮气瓶喷出气体的质量Δm＝ρSv·Δt，对于贮气瓶、瓶内气体及喷出的气体所组成的系统，由动量定理得F·Δt＝Δmv－0，解得F＝ρv2S，选项D正确． 2.运动员在水上做飞行表演，他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180°后向下喷出，令自己悬停在空中，如图所示．已知运动员与装备的总质量为90 kg，两个喷嘴的直径均为10 cm，取重力加速度大小g＝10 m/s2，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，则喷嘴处喷水的速度大约为(　　) A．2.7 m/s B．5.4 m/s C．7.6 m/s D．10.8 m/s C　解析：设Δt时间内一个喷嘴中有质量为m的水喷出，忽略水的重力的冲量，对两个喷嘴喷出的水由动量定理得：FΔt＝2mv，m＝ρvΔt·π ，因运动员悬停在空中，则F＝Mg，联立并代入数据解得：v≈7.6 m/s，C正确． 3．(2021·江西南昌模拟)人们射向未来深空的探测器是以光压为动力的，让太阳光垂直薄膜光帆照射并全部反射，从而产生光压．设探测器在轨道上运行时，每秒每平方米获得的太阳光能E＝1.5×104 J，薄膜光帆的面积S＝6.0×102 m2，探测器的质量m＝60 kg，已知光子的动量的计算式p＝ ，那么探测器得到的加速度大小最接近(　　) A．0.001 m/s2 B．0.01 m/s2 C．0.000 5 m/s2 D．0.005 m/s2 A　解析：由ε＝hν，p＝ 以及光在真空中的光速c＝λν知光子的动量和能量之间关系为ε＝pc.设时间t内射到探测器上的光子个数为n，每个光子能量为ε0，光子射到探测器上后全部反射，每秒每平方米面积获得的太阳光能为E＝ · ，由动量定理得F· ＝2p，对探测器应用牛顿第二定律F＝ma，可得a＝ ，代入数据得a＝0.001 m/s2，故A正确． 4．(2021·山西晋城模拟)太空中的尘埃对飞船的碰撞会阻碍飞船的飞行，质量为M的飞船飞入太空尘埃密集区域时，需要开动引擎提供大小为F的平均推力才能维持飞船以恒定速度v匀速飞行．已知尘埃与飞船碰撞后将完全黏附在飞船上，则在太空尘埃密集区域单位时间内黏附在飞船上尘埃的质量为(　　) A．M＋ B． －M C．M－ D． D　解析：设单位时间内黏附在飞船上尘埃的质量为m.以单位时间内黏附在飞船上的尘埃为研究对象，根据动量定理有Ft＝mv－0，其中t＝1 s，可得m＝ ，故D正确． 5.某城市环卫工人用高压水枪冲洗墙面上的广告，如图所示，若水柱截面面积为S，水柱以速度v垂直射到墙面上，之后水柱速度减为零，已知水的密度为ρ，则水柱对墙面的冲力大小为(　　) A．ρSv B．ρSv2 C． D． B　解析：设时间t内有体积V的水打在墙面上，则这些水的质量为m＝ρV＝ρSvt，以这部分水为研究对象，设它受到墙面的作用力为F，以水运动的方向为正方向，由动量定理有Ft＝0－mv，即F＝－ ＝－ρSv2，负号表示水受到墙面的作用力的方向与水运动的方向相反，由牛顿第三定律可知，水对墙面的冲力大小也为ρSv2，故B正确． 6．宇宙飞船在飞行过程中有很多技术问题需要解决，其中之一就是当飞船进入宇宙微粒尘区时如何保持速度不变的问题．假设一宇宙飞船以v＝2.0×103 m/s的速度进入密度ρ＝2.0×10－6 kg/m3的微粒尘区，飞船垂直于运动方向上的最大截面积S＝5 m2，且认为微粒与飞船相碰后都附着在飞船上，则飞船要保持速度v不变，所需推力多大？ 答案：40 N 解析：设飞船在微粒尘区飞行Δt时间，则在这段时间内附着在飞船上的微粒质量Δm＝ρSvΔt， 微粒由静止到与飞船一起运动，微粒的动量增加， 由动量定理Ft＝Δp得FΔt＝Δmv＝ρSvΔtv， 所以飞船所需推力F＝ρSv2＝2.0×10－6×5×(2.0×103)2 N＝40 N． 学科网（北京）股份有限公司 $