教科版 (2019)选择性必修 第一册1 动量巩固练习

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第一册1 动量巩固练习，共3页。试卷主要包含了7 m/s B．5，5 m/s～28，4 m/s等内容，欢迎下载使用。
1.
某次大雨天，小振同学想估算一下当时下雨的雨滴对伞面产生的平均撞击力．于是他去实验室借来一个圆柱形容器置于露天空地上，测得30分钟内容器中水位上升了90 mm，不考虑当时风的影响，可认为雨滴以10 m/s的速度竖直落向地面，现在假设雨滴撞击伞面后无反弹，已知雨水的密度为1×103 kg/m3，伞面的面积约为0.8 m2，请根据上述条件估算当时雨水对伞面的平均撞击力最接近( )
A．0.05 N B．0.08 N
C．0.4 N D．5 N
2．2021年6月17日，我国神舟十二号载人飞船发射成功，3名航天员进驻“天宫号”空间站的“天和号”核心舱，标志着我国空间站建设进入新阶段．如图所示，“天和号”核心舱垂直于运动方向的横截面面积约为9 m2，以第一宇宙速度v＝7.9×103 m/s运行，核心舱经过某段宇宙尘埃区时尘埃会附着于舱体外表，已知每个尘埃(初速度可忽略)的质量m＝1.5×10－7 kg，为维持轨道高度不变，需要开启舱外发动机增加约170 N的推力，则该区域每立方米空间内的尘埃数大约为( )
A．2×106个 B．16个
C．14×104个 D．2个
3．运动员在水上做飞行运动表演．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，重力加速度g取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
4．福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响．已知10级台风的风速范围为24.5 m/s～28.4 m/s，16级台风的风速范围为51.0 m/s～56.0 m/s.若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的( )
A．2倍 B．4倍
C．8倍 D．16倍
5．某市消防救援指挥中心接到报警称：某小区某号楼4层起火．如图所示，消防员用高压水枪喷出的强力水柱冲击着火物时，设水柱直径为D，以水平水流速度v垂直射向着火物，水柱冲击着火物后速度为零．高压水枪的质量为M，消防员手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度忽略不计，水的密度为ρ，下列说法正确的是( )
A．水枪的流量为 eq \f(1,2)πvD2
B．水枪的功率为 eq \f(1,8)πρD2v3
C．水柱对着火物的冲击力为 eq \f(1,8)πρD2v2
D．向前水平喷水时，消防员对水枪的作用力方向向后且斜向上方
专项1 应用动量定理处理“流体模型”的作用力的问题
1．答案：C
解析：设伞面对雨滴的平均作用力大小为F，t时间内与伞面发生相互作用的雨水的质量为m，根据动量定理有－Ft＝0－mv，根据雨水的密度公式可知m＝ρV＝ρSh，联立解得F＝ρSv eq \f(h,t)，由题意可知 eq \f(h,t)＝ eq \f(90×10－3,30×60) m/s＝5×10－5 m/s，联立解得F＝0.4 N，根据牛顿第三定律可知，雨水对伞面的平均撞击力大小为0.4 N，故选C.
方法总结：“流体”类问题求解的基本思路：
(1)在极短时间Δt内，取一小柱体作为研究对象．
(2)小柱体的体积ΔV＝v0SΔt.
(3)小柱体质量Δm＝ρΔV＝ρv0SΔt.
(4)小柱体的动量变化Δp＝Δm·Δv＝ρv0SΔt·(v2－v1).
(5)应用动量定理FΔt＝Δp.
2．答案：D
解析：设该区域每立方米空间内的尘埃数为n个，则在Δt时间内有vΔtSn个尘埃附着于飞船上，对尘埃，由动量定理可得FΔt＝vΔt·Snmv，代入数据解得n≈2个，D正确．
3．答案：B
解析：设飞行器对水的作用力为F，根据牛顿第三定律可知，水对飞行器的作用力的大小也等于F，对飞行器，根据平衡条件有F＝Mg
设水喷出时的速度为v，在时间t内喷出的水的质量为
Δm＝ρV＝2ρSvt
又有S＝ eq \f(πd2,4)
对喷出的水应用动量定理有Ft＝Δm·2v
联立代入数据解得v≈5.4 m/s
故A、C、D错误，B正确．
4．答案：B
解析：设空气的密度为ρ，台风迎面垂直吹向的固定的交通标志牌的横截面积为S，在时间Δt内吹向交通标志牌的空气质量Δm＝ρSv·Δt，假定台风迎面垂直吹向固定的交通标志牌的末速度变为零，对风，由动量定理有－F·Δt＝0－Δmv，可得F＝ρSv2，10级台风的风速v1≈26 m/s，16级台风的风速v2≈53 m/s，则有 eq \f(F2,F1)＝ eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) )≈4，故B正确，A、C、D错误．
5．答案：B
解析：设Δt时间内从水枪喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，由Δm＝ρΔV，ΔV＝SvΔt＝ eq \f(1,4)πD2vΔt，则水枪的流量为 eq \f(1,4)πvD2，单位时间喷出水的质量为 eq \f(Δm,Δt)＝ eq \f(1,4)πρvD2，Δt时间内水枪喷出的水的动能Ek＝ eq \f(1,2)v2Δm＝ eq \f(1,8)πρD2v3Δt，则水枪在此期间对水做功W＝Ek＝ eq \f(1,8)πρD2v3Δt，水枪的功率P＝ eq \f(W,Δt)＝ eq \f(1,8)πρD2v3，A错误，B正确；在极短时间Δt′内喷到着火物上水的质量为m，设着火物对水柱的作用力为F，由动量定理得FΔt′＝mv，Δt′时间内喷到着火物上水的质量m＝ eq \f(1,4)ρπD2vΔt′，解得F＝ eq \f(1,4)πρD2v2，由牛顿第三定律可知，水柱对着火物的冲击力F′＝F＝ eq \f(1,4)πρD2v2，C错误；当水枪向前喷出高压水流时，水流对水枪的作用力向后，由于水枪有重力，根据平衡条件可知，消防员对水枪的作用力方向斜向前上方，D错误．