题目内容

17.乌贼遇到强敌时会以“喷墨”作为逃生的方法,伺机离开.乌贼借助水的反作用力迅速倒退,犹如强弩离弦,在海水中游泳的速度通常可以达到每秒15米以上.设某一静止在海中质量为0.5kg的乌贼,发现天敌时,在0.06s内可以将体内0.05kg的水分,以对地108m/s的速度水平向前喷出.假设乌贼身体的结构使水的阻力忽略不计,则
(1)喷射出水分后的瞬间,乌贼的速度大小是多少?
(2)喷射出水分的过程中,乌贼所受喷出水流的平均作用力的大小是多少?

分析 (1)水的阻力忽略不计,乌贼喷射出水分后遵守动量守恒,由动量守恒定律求喷射出水分后的瞬间乌贼的速度.
(2)对乌贼,运用动量定理可求得水对乌贼的平均作用力.

解答 解:(1)取喷射出水分后的瞬间乌贼的速度方向为正方向,速度大小为v1,水的速度为v2.根据动量守恒定律得:
0=m乌v1-m水v2;
据题 m乌=0.5kg-0.05kg=0.45kg,m水=0.05kg,v2=108m/s
将数据代入上式解得:v1=12m/s
(2)以乌贼为研究对象,运用动量定理得:
Ft=m乌v1-0
代入解得,乌贼所受喷出水流的平均作用力为:F=90N
答:(1)喷射出水分后的瞬间,乌贼的速度大小是12m/s.
(2)喷射出水分的过程中,乌贼所受喷出水流的平均作用力的大小是90N.

点评 本题要建立起物理模型,把握乌贼喷水的过程遵守动量守恒定律,要知道动量定理常用来求平均作用力.

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