2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點專題突破 專題31 用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題學(xué)案.doc
《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點專題突破 專題31 用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題學(xué)案.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點專題突破 專題31 用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題學(xué)案.doc(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
突破31 用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題通常情況下應(yīng)用動量定理解題,研究對象為質(zhì)量一定的物體,它與其他物體只有一次相互作用,我們稱之為“單體作用”。這類題目對象明確、過程清楚,求解不難。而對于流體連續(xù)相互作用的這類問題,研究對象不明,相互作用的過程也較復(fù)雜,求解有一定難度。1流體作用模型對于流體運動,可沿流速v的方向選取一段柱形流體,設(shè)在極短的時間t內(nèi)通過某一橫截面S的柱形流體的長度為l,如圖所示設(shè)流體的密度為,則在t的時間內(nèi)流過該截面的流體的質(zhì)量為mSlSvt,根據(jù)動量定理,流體微元所受的合外力的沖量等于該流體微元動量的增量,即Ftmv,分兩種情況:(1)作用后流體微元停止,有vv,代入上式有FSv2;(2)作用后流體微元以速率v反彈,有v2v,代入上式有F2Sv2.2微粒類問題微粒及其特點通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?!保|(zhì)量具有獨立性,通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟 (1)建立“柱體”模型,沿運動的方向選取一段微元,柱體的橫截面積為S(2)微元研究,作用時間t內(nèi)一段柱形流體的長度為l,對應(yīng)的體積為VSv0t,則微元內(nèi)的粒子數(shù)Nnv0St(3)先應(yīng)用動量定理研究單個粒子,建立方程,再乘以N計算【典例1】某游樂園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中為計算方便起見,假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變?yōu)榱悖谒椒较虺闹芫鶆蛏㈤_忽略空氣阻力已知水的密度為,重力加速度大小為g.求:(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量;(2)玩具在空中懸停時,其底面相對于噴口的高度【答案】:(1)v0S(2)【解析】:(1)設(shè)t時間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為V,質(zhì)量為m,則mVVv0St由式得,單位時間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為v0S.(2)設(shè)玩具懸停時其底面相對于噴口的高度為h,水從噴口噴出后到達玩具底面時的速度大小為v.對于t【典例2】 有一宇宙飛船,它的正面面積S = 0.98m2,以v = 2103 m/s的速度飛入一宇宙微粒塵區(qū),此塵區(qū)每立方米空間有一個微粒,微粒的平均質(zhì)量m = 2107 kg,要使飛船速度保持不變,飛船的牽引力應(yīng)增加多少?(設(shè)微粒與飛船外殼碰撞后附于飛船上)。【答案】0.78N【解析】選在時間t內(nèi)與飛船碰撞的微粒為研究對象,其質(zhì)量應(yīng)等于底面積為S,高為vt的圓柱體內(nèi)微粒的質(zhì)量 M=mSvt,初動量為0,末動量為mv。設(shè)飛船對微粒的作用力為F,由動量定理得:Ft=Mv0則 F=mSv2;根據(jù)牛頓第三定律可知,微粒對飛船的撞擊力大小也等于mSv2,則飛船要保持原速度勻速飛行牽引力應(yīng)增加F=F=mSv2;代入數(shù)據(jù)得:F=21041030.98(2103)2N=0.78N【跟蹤短訓(xùn)】1如圖所示,自動稱米機已在許多大糧店廣泛使用買者認為:因為米流落到容器中時對容器有向下的沖力而不劃算;賣者則認為:當(dāng)預(yù)定米的質(zhì)量達到要求時,自動裝置即刻切斷米流,此刻有一些米仍在空中,這些米是多給買者的,因而雙方爭執(zhí)起來下列說法正確的是()A買者說的對B賣者說的對C公平交易 D具有隨機性,無法判斷【答案】C.【解析】 設(shè)米流的流量為d,它是恒定的,米流在出口處速度很小可視為零,若切斷米流后,設(shè)盛米的容器中靜止的那部分米的質(zhì)量為m1,空中還在下落的米的質(zhì)量為m2,落到已靜止的米堆上的一小部分米的質(zhì)量為m.在極短時間t內(nèi),取m為研究對象,這部分米很少,mdt,設(shè)其落到米堆上之前的速度為v,經(jīng)t時間靜止,如圖所示,即自動稱米機是準(zhǔn)確的,不存在哪方劃算不劃算的問題,選項C正確2國產(chǎn)水刀超高壓數(shù)控萬能水切割機以其神奇的切割性能在北京國際展覽中心舉行的第五屆國際機床展覽會上引起轟動,它能切割40 mm厚的鋼板,50 mm厚的大理石等其他材料。水刀就是將普通的水加壓,使其從口徑為0.2 mm的噴嘴中以8001000 m/s速度射擊出水射流。我們知道,任何材料,承受的壓強都有一定限度,下表列出了一些材料所能承受的壓強限度。A橡膠5107 PaB花崗石1.21082.6108 PaC鑄鐵8.8108 PaD工具鋼6.7108 Pa設(shè)想有一水刀的水射流橫截面積為S,垂直入射的速度v800 m/s,水射流與材料接觸后速度為零,且不附著在材料上,水的密度1103 kg/m3,則此水刀不能切割上述材料中的_。【答案】CD【解析】以射到材料上的水量m為研究對象,以其運動方向為正方向,由動量定理得pStSvtv,pv26.4108 Pa,由表中數(shù)據(jù)可知,不能切割CD。3. 高壓采煤水槍出口的截面積為S,水的射速為v,水平射到煤層上后,水速度為零,若水的密度為,求煤層對水的平均沖力的大小?【答案】:Sv24. 飛船正面面積S1 m2,以 v2103 m/s飛入一宇宙微塵區(qū),此區(qū)域每立方米空間有一個微塵,微塵的平均質(zhì)量m02104 kg,設(shè)微塵與飛船相碰后附在飛船表面。要使飛船速度不變,求飛船的推力是多少。【答案】800 N【解析】微塵碰后附在飛船表面,飛船質(zhì)量增大了,要使飛船速度不變,只能施加推力。取附在飛船表面的微塵為研究對象,設(shè)時間t內(nèi)飛船把微塵推到相等的速度,由動量定理得Ftmv0,而這段時間內(nèi)附在飛船表面的微塵質(zhì)量為mm0Svt,由以上兩式得Fm0Sv2,代入數(shù)據(jù)得F800 N,由牛頓第三定律知,飛船需要的推力為800 N。5. 一艘帆船在湖面上順風(fēng)航行,在風(fēng)力的推動下做速度為v04 m/s的勻速直線運動若該帆船在運動狀態(tài)下突然失去風(fēng)力的作用,則帆船在湖面上做勻減速直線運動,經(jīng)過t8 s才可靜止該帆船的帆面正對風(fēng)的有效面積為S10 m2,帆船的總質(zhì)量約為M936 kg.若帆船在航行過程中受到的阻力恒定不變,空氣的密度為1.3 kg/m3,在勻速行駛狀態(tài)下估算:(1)帆船受到風(fēng)的推力F的大?。?2)風(fēng)速的大小v.【答案】(1)468 N(2)10 m/s【解析】(1)風(fēng)突然停止,帆船只受到阻力f的作用,做勻減速直線運動,設(shè)帆船的加速度為a,則a0.5 m/s2根據(jù)牛頓第二定律有fMa,所以f468 N則帆船勻速運動時,有Ff0,解得F468 N.(2)設(shè)在時間t內(nèi),正對著吹向帆面的空氣的質(zhì)量為m,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點專題突破 專題31 用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題學(xué)案 2019 高考 物理 一輪 復(fù)習(xí) 專題 系列 熱點 突破 31 動量 定理 解決 連續(xù) 流體 作用 問題
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-6288060.html