成语“水滴石穿”说明高处落下的水滴对物体具有冲击力,可以做功。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2。
(1)水滴从高h=5m的屋檐滴下,撞击水平地面的石板(不考虑水的反弹)。设水滴的质量m=3×10-5kg,撞击时间Δt=1×10-2s,若不计空气阻力,求水滴对石板的平均作用力大小。
(2)若空气阻力与雨滴速度的平方成正比,结合实际观测资料,得到某一半径的雨滴下落的速度v与其下落距离y之间的关系如图所示,请分析水滴分别从高20m的楼檐与高2000m的云层底部由静止落下,对水平地面上石板的平均作用力是否有显著差异,并说明理由。
(3)水刀是一种高压水射流切割技术,通过加高水压,再经过线度小于毫米的宝石喷嘴,形成可达1000m/s的超声速射流。水刀切割精度高,没有热损伤,不产生有害物质。医用水刀的“刀片”是高速流动的生理盐水,厚度仅1.3×10-6m。不考虑水流的反射,请估算水刀工作时单位面积上的作用力大小。
【考点】用动量定理求平均作用力;牛顿第二定律的简单应用.
【答案】(1)水滴对石板的平均作用力大小为0.03N;
(2)从高20m的楼檐与高2000m的云层底部由静止落下的水滴,末速度都约为12m/s,水滴对石板的作用力大小没有明显差异;
(3)水刀工作时单位面积上的作用力大小为1×109N。
(2)从高20m的楼檐与高2000m的云层底部由静止落下的水滴,末速度都约为12m/s,水滴对石板的作用力大小没有明显差异;
(3)水刀工作时单位面积上的作用力大小为1×109N。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:210引用:2难度:0.5
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1.一个质量为m=1kg的小球从h=5m的高处自由下落到沙坑中,小球由静止下落到陷至沙坑最低点经历的时间t=1.1s,取g=10m/s2,则沙子对小球平均作用力的大小为( )
发布:2024/10/16 2:0:2组卷:61引用:1难度:0.5 -
2.构建物理模型是一种研究物理问题的科学思维方法。每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围,要根据实际情况加以运用。
(1)如图所示,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动。滑块A的质量为M,速度大小为v1,方向水平向右;滑块B的质量为m,速度大小为v2,方向水平向左。滑块A、B相碰后粘在一起向右运动。已知滑块A、B碰撞过程中的相互作用时间t。求:
a.碰后滑块A、B的共同速度v共的大小
b.碰撞过程中A、B之间的平均作用力的大小F1
(2)鸟撞飞机是威胁航空安全的重要因素之一。假设飞机和鸟沿水平方向迎面相撞,碰后粘在一起。已知飞机的质量约为M′=5×104kg,飞机的速度约v2′=500m/s。若鸟可视为圆柱体,质量约为m′=0.5kg,身长约为l=0.25m。
a.请建立合理的运动模型,估算鸟与飞机的撞击时间Δt;
b.请估算撞击过程中鸟与飞机之间的平均作用力的大小。F2发布:2024/11/3 8:0:2组卷:65引用:1难度:0.4 -
3.反冲运动在现实生活中有广泛应用。
(1)喷气式飞机和火箭的飞行应用了 的原理,它们靠 的反冲作用而获得巨大的速度。
(2)下列属于反冲现象的是 。
①园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转
②用枪射击时,子弹向前飞,枪身后退
③用力向后蹬地,人向前运动
④章鱼向某个方向喷出水,身体向相反的方向运动
A.①②③
B.①②④
C.②③④
D.①③④
(3)关于系统动量守恒的说法正确的是 。
①只要系统所受外力的矢量和为零,系统动量就守恒
②只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒
③系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒
④系统如果合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可近似认为动量守恒
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
(4)一火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体,气体离开发动机喷出时的速度v=1000m/s,设火箭质量M=300kg,发动机每秒喷气20次。
①当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?
②运动第1s末,火箭的速度多大?
(5)“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。如图所示,他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着大风筝,设想利用火箭的推力,飞上天空,然后利用风筝平衡着陆。假设万户及所携设备[火箭(含燃料)椅子、风筝等]总质量为M,点燃火箭后在极短的时间t内,质量为m的炽热燃气以相对地面v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响,重力加速度为g,
①极短时间t内喷出的气体对火箭的平均作用力多大;(作用力远大于喷出气体的重力)
②在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为多少;
③喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为多少;
④试说明在火箭喷气过程中,万户及所携设备机械能是否守恒。发布:2024/10/25 17:0:1组卷:77引用:3难度:0.6