初中物理第十章 机械能、内能及其转化五 火箭精品课后复习题

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知识点一 火箭
1．喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是 发动机，自带燃料和氧化剂的是 发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
2．5月5日，我国“长征五号B”大型运载火箭首飞成功，火箭使用液态氢作为燃料，氢能 （选填“是”或“不是”）清洁能源。火箭向下喷射燃气获得推力加速升空，说明力的作用是 的，此过程中火箭受到 （选填“平衡”或“非平衡”）力作用，搭载的试验飞船的动能将 ｡
3．2020年长征五号系列运载火箭共安排3次发射，将分别发射新一代载人飞船试验船、火星探测器和嫦娥五号探测器。运载火箭携带探测器升空的过程中，探测器相对于运载火箭是 的，燃料燃烧后产生的 能转化为火箭的 能。
4．2020年6月23日上午，长征三号火箭将北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星送入太空预定轨道。火箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，将 能转化为内能会使外壳温度升高，为防止内部温度过高，火箭采用 （选填“导热性”或“隔热性”）好的新型陶瓷作为防护层。
5．火箭喷气发动机是利用燃油与空气混合物点燃时迅速膨胀再向下喷出从而获得向上的推力的，这里利用了 力学原理，所以它并没有巨大的机翼；它与直升飞机的升空原理是 （相同/不相同）， 我国最新的“太行”喷气发动机推力已经可以达到20吨，也就是说一台该发动机可以为飞机提供 N 的推力。（g=10N/kg）
6．2019年12月27日20点46分左右，我国长征五号遥三运载火箭在海南文昌发射中心发射升空，将实践二十号卫星准确送入预定轨道，发射取得圆满成功。发射起飞阶段的卫星动能 ，重力势能 （均选填“增大”、“不变”或“减小”）；火箭发动机的做功冲程是将 能转化成 能。
7．我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆。“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断 （选填“增大”或“减小“），“嫦娥四号”相对于其内部的巡视器是 （选填“运动”或“静止”）的。
8．如图所示，2020年5月5日，我国长征五号运载火箭成功发射。火箭使用的燃料是液态氢，这是利用了液态氢 的特点，装载的2t态氢完全燃烧放出的热量是 J，发射台下方建有水池，通过水 （填物态变化名称）吸收热量，使发射时发射台不至于温度过高被烧坏。火箭高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，这是以 的方式改变火箭内能。（）
9．2016年10月，我国成功发射了“神舟十一号”宇宙飞船，它标志着我国航天事业向实现空间站发展又迈出重要一步．当运载火箭点火后离开发射台升空的瞬间，火箭底部涌出庞大的白色气团．我们知道火箭刚点火发射时，高温火焰向下喷射到发射台地面，一般物质遇到如此高温就会熔化．为了保护火箭发射台．必须在发射台底建造一个大水池，从而巧妙地解决了这项技术难题．（如图所示）
（1）请你说出火箭升空过程中能量的变化；
（2）火箭升空瞬间的庞大白色气团是什么？它是怎样形成的？
（3）分析发射台底受到保护的道理
10．如图是火箭发动机，火箭前部是储运仓，装载仪器或弹头等，后部箭体内装有燃料箱，氧化剂箱，均有输送泵与之相连，输送泵类似家用煤气炉的减压阀，一方面可控制流量，另一方面还可以减压，通过输送泵后的两管道都进入燃烧室，燃烧室尾部有喷口。
原理：燃料（主要是液氢）和氧化剂（主要是液氧）按2：1的比例输入密闭的燃烧室剧烈燃烧，产生大量高温高压的水蒸气，急剧向后喷出时推动箭体高速飞行．
请回答下列问题：
（1）火箭中为什么使用的是液态的氢和氧而不是气态的氢和氧呢？
（2）在空气喷气发动机的基础上，火箭有哪些改进与提高？
参考答案：
1． 空气喷气 火箭喷气
【详解】[1]喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是空气喷气发动机。
[2]自带燃料和氧化剂的是火箭喷气发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
2． 是 相互 非平衡力 增大
【详解】[1]氢的燃烧物为水，对环境无污染，是清洁能源。
[2]火箭向下喷射燃气，同时燃气对火箭向上的推力作用，说明力的作用是相互的。
[3]火箭加速升空过程，运动状态变化受非平衡力作用。
[4]火箭加速升空过程，速度越来越大，飞船的动能将增大。
3． 静止 内 机械
【详解】[1]运载火箭携带探测器升空的过程中，由于探测器相对于运载火箭的位置不变，所以是静止的。
[2][3]火箭燃料燃烧后产生的内能转化为火箭的机械能，推动火箭运动。
4． 机械 隔热性
【详解】[1]火箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，克服摩擦做功，火箭的机械能转化为内能，从而使外壳温度升高。
[2]火箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，会产生大量的热量，从而使火箭的温度升高，为防止内部温度过高，火箭应该采用隔热性好的新型陶瓷作为防护层。
5． 力的作用是相互的 相同 2x105
【详解】[1] [2]力的作用是相互的。火箭喷气发动机是利用燃油与空气混合物点燃时迅速膨胀向下喷出给空气一个向下的推力，空气反过来也给火箭一个向上的推力，从而获得向上的推力的。直升机直飞原理是作用力与反作用力，螺旋桨向下推空气，空气反过来给螺旋桨个力。因此火箭喷气机的发动机的工作原理与直升飞机的升空原理相同。
[3]由 得，质量为20吨的物体重力为2x105N。所以发动机可以为飞机提供2x105N 的推力。
6． 增大 增大 内 机械
【详解】[1][2]发射起飞阶段的卫星速度在增大，高度在增大，动能增大，重力势能增大。
[3][4]火箭发动机的做功冲程是将燃料的内能转化成火箭的机械能。
7． 属于 减小 静止
【详解】[1]“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机将燃料燃烧产生的内能转化为发动机的机械能，是热机。
[2]“嫦娥四号”减速落月过程中，其质量和速度匀减小，其动能减小。
[3]“嫦娥四号”相对于其内部的巡视器位置没有发生变化，是静止的。
8． 热值大 汽化 做功
【详解】[1]火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的热值大的特点。
[2]液态氢完全燃烧放出的热量
[3]发射台下方建有水池，通过水汽化吸收热量，使发射时发射台不至于温度过高被烧坏。
[4]火箭高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，这是以做功的方式改变火箭的内能。
9．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】（1）火箭升空过程中能量的变化：
首先燃料燃烧，是将燃料的化学能转化为内能的过程；
内能再通过火箭发动机，将内能转化为机械能，机械能做功将火箭加速升空．
（2）火箭升空瞬间的庞大白色气团是小水珠；
小水珠是由燃烧生成的水蒸气和大水池中汽化的水蒸气遇到冷液化而形成的；
（3）大水池能够保护发射台的主要原因是：
高温火焰将大水池中的水加热，水迅速汽化，而汽化是吸热过程，所以汽化过程中会吸收大量的热量，从而使发射台的温度不会过高，保护了发射台不会熔化。
10．见解析
【详解】(1)困为火箭体积有限，而气体的体积非常大，将气体压缩或降温后液化变为液体，则体积大大减小，便于火箭携带，所以火箭使用的是液态的氢和氧。
(2)空气喷气发动机主要应用在飞机上，在大气层内飞行，自身不携带氧化剂，利用空气中的氧气助燃，而火箭自带氧化剂，可以在太空中飞行。