微观粒子流问题.doc

1、微观粒子流离子流离子推进注意点：单位时间内喷出的离子数目（质量），运用动量定理表示推力F电子流电流的微观表示、电子反冲力光子流光压分子流气体压强宏观微粒子流太空尘埃流飞船受尘埃阻力米粒流称米问题雨滴流雨滴下落冲击睡莲宏观流水流水流冲击力、水泵功率空气流风力、风能发电气流 (反冲 )火箭发射、卫星变轨微观粒子流一、离子推进2007 高考北京理综（ 22 分）离子推进器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图中P 处注入，在 A 处电离出正A离子， BC 之间加有恒定电压，正离子进入B 时的速度忽略不P计，经加速后形成电流为 I 的离子束后喷出。 已知推进器获得的推力为 F，

2、单位时间内喷出的离子质量为J。为研究方便，假定离子推进器在太空飞行时不受其他阻力，忽略推进器运动的速度。求加在 BC 间的电压 U；为使离子推进器正常运行，必须在出口正离子束注入电子，试解释其原因。BCDD 处向二、电子流：考点是电流的微观表示，电子流的冲力大小在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U 作用下被加速，且形成电流为 I 的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。设电子质量为m，电量为e，进入加速电场之前的初速不计，求：（1） t 秒内打在荧光屏上的电子数？（2）显像管受到电子流的平均冲力多大？三、光子流：考点是光子的能量、冲量表示以及光子流的冲力大小、光

3、压求法一台气体激光器发出的激光的功率为P0,射出的光束的横截面积为S，光速为 C，当它垂直射到某一较大的物体表面时光子全部被反射，则激光对该物体产生的光压是多大？四、分子流：考点结合冲量定理求气体压强的微观表示，切记离子可与六个面碰撞。正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n 为恒量 .为简化问题 ,我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 V,且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间 ,粒子速度方向都与器壁垂直 ,且速率不变 .利用所学力学知识 ,导出器壁单位面积所受粒子压力 f 与 m、 n 和 v 的关系 .宏观粒子流：2015 西城一模24 题一、太空

4、尘埃流：考点是动量定理、牛顿第三定律横截面积为S 的一艘宇宙飞船，以速度 v 在太空中航行时，进入静止的尘埃区，每立方尘埃微粒的个数为 N，设每个尘埃微粒的质量都是 m,如果尘埃与飞船撞击后都附着在飞船上，要使飞船维持原速前进，飞船应增加多大的动力？二、米粒流：考点是称米问题自动称米机已被许多大粮店广泛使用，买者认为： 因为米流落到容器中时有向下的冲力而不划算； 卖者则认为： 当预定米的质量数满足时，自动装置即刻切断米流时，此刻尚有一些米仍在空中， 这些米是多给买者的，因而双方争执起来，究竟哪方说得对而划算呢？（原理如图）三、雨滴流：考点是雨滴下落冲击睡莲、1、为了估算池中睡莲叶面承受住雨滴撞

5、击产生的平均压强 ,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台 ,测得 1 小时内杯中水上升了 45mm. 查询得知 ,当时雨滴竖直下落速度约为12m/s, 估算此睡莲叶面该收到的压强 .限制条件：设雨滴撞击睡莲叶面后并没有反弹 ,不计雨滴的重力 ,雨水的密度为 1 1000kg/ 立方米宏观流一水流：水流冲击力、水泵功率1、在采煤方法中 ,有一种方法是用高压水流将煤层击碎而将煤采下 .今有一采煤用水枪 , 水枪的出口面积为 S,水流垂直射向煤层表面后水流速度即变为零， 设水的密度为 ,水流对煤层表面的冲击力为 F,求：由枪口射出的高压水流速度 .二、空气流2008 年北京23（ 18 分）风能将成为2

6、1 世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能） 转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱 ，发电机等 。如图所示。（ 1）利用总电阻R10的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率p0300kw ，输电电压 U10kw ，求导线上损失的功率与输送功率的比值;（ 2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积 。设空气密度为 p，气流速度为 v，风轮机叶片长度为 r 。求单位时间内流向风轮机的最大风能 Pm;在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。（ 3）已知风力发电机的输出电功率P 与P成正比。某风力发电机的风

7、速v =9m/s 时能m1够输出电功率 P1=540kW。我国某地区风速不低于v2=6m/s 的时间每年约为5000 小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。2012 年海淀二模23（ 18 分）大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，同时风能也是可以开发利用的清洁能源。（ 1）据北京市气象台监测显示， 2012 年 3 月 23 日北京刮起了今年以来最大的风，其短时风力达到近十级。在海淀区某公路旁停放的一辆小轿车被大风吹倒的数字信息亭砸中，如图甲所示。已知该信息亭形状为长方体，其高度为h，底面是边长为l 的正方形，信息亭所受的重力为 G，重心位于其几何中心。求大风吹倒信息亭的过程中，至少需要对信息亭做多少功；甲若已知空气密度为 ，大风的风速大小恒为v，方齿轮箱与向垂直于正常直立的信息亭的竖直表面，大风中运动的空发电机气与信息亭表面作用后速度变为零。求信息亭正常直立时，大风给它的对时间的平均作用力为多大。（ 2）风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机风轮机叶片可以将风能（气流的动能）转化为电能，其主要部件如图乙所示。已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为风力发电机示意图S，运动的空气与受风面作用后速度变为乙零，风力发电机将风能转化为电能的效率和空气密度均保持不变。当风速为v 且风向与风力发电机受风面垂直时，风力发电