Question

20．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10^-4m³/s，喷出速度保持为对地10m/s．启动前火箭总质量为1.4kg，则启动2s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是10³kg/m³．

Answer 1

分析 水火箭喷水过程向沿水流方向的动量守恒，由动量守恒定律公式列式求解即可；

解答 解：2s内喷出的水的质量：$m=ρV=ρ\frac{△V}{△t}•t=1{0}^{3}×2×1{0}^{-4}×2=0.4$kg
火箭的质量：M=m_总-m=1.4-0.4=1.0kg
根据题意，水火箭喷水过程向沿水流方向的动量守恒，选择水流的方向为正方向，得：mv₁+Mv₂=0
所以：${v}_{2}=-\frac{m{v}_{1}}{M}=-\frac{0.4×10}{1.0}=-4$m/s
负号表示火箭的速度方向与水流的方向相反．
答：启动2s末火箭的速度可以达到4m/s．

点评 本题通过课外科技小组制作一只“水火箭”，考查了水平方向的动量守恒定律，解答该题的关键是根据喷出的水流流量，求出启动2s的过程中喷出的水的质量．