北师大版九年级年级全一册10.5火箭同步练习（有解析）

10.5 火箭 同步练习
一、单选题
1．跳伞员在空中张伞后匀速下落时，下列说法中正确的是（　　）
A．动能变大 B．势能变大 C．动能不变 D．机械能不变
2．9月15日22时04分，搭载着天宫二号空间实验室的长征二号FT2运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。关于长征二号FT2运载火箭，下列说法中不正确的是（　　）
A．火箭升空时动能增加，机械能增加
B．火箭升空时动能增加，重力势能增加
C．火箭升空时动能减小，重力势能减小
D．火箭发动机将内能转化为机械能
3．2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步！下列有关说法正确的是
A．火箭点火升空过程中，内能转化为机械能
B．火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失
C．火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能
D．火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力
4．1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后被压缩的空气推动涡轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（　　）
A．当K1关闭，K2开启时，空气的内能转化为海水的机械能
B．当K1关闭，K2开启时，海水的机械能转化为空气的内能
C．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为海水的机械能
D．当K1开启，K2关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能
5．关于如图所示实验的说法，错误的是（ ）
A．试管口出现的白雾是液化的结果
B．该实验基本能反映热机的工作原理
C．木塞冲出的过程机械能转化为内能
D．该实验可以说明做功能改变物体的内能
6．如图所示的四种飞行器中，利用流体压强与流速关系获得升力的是（　　）
A．飞机
B．热气球
C．飞艇
D．火箭
7．如图所示，是我国载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（　　）
A．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大
B．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
C．火箭点火升空过程中是由内能转化为机械能
D．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
8．如图所示是高速公路上的避险车道，常设在长陡下坡路段外侧．当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止．避险车道主要是将汽车因高速行驶的能量转化为
A．动能 B．重力势能 C．弹性势能 D．电能
9．“长征五号”系列运载火箭，为“天问一号”、“嫦娥五号”等多项重要航天器发射任务立下了汗马功劳。下面关于“长征五号”涉及的物理知识，说法正确的是（　　）
A．应选择比热容大的燃料
B．火箭发射产生的白雾是扩散现象
C．火箭升空时，燃气的内能转化为火箭的机械能
D．火箭穿过大气层时是通过热传递的方式改变了防护罩的内能
10．下列关于能量的说法中，正确的是
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
二、填空题
11．火箭喷气发动机是利用燃油与空气混合物点燃时迅速膨胀再向下喷出从而获得向上的推力的，这里利用了_________力学原理，所以它并没有巨大的机翼；它与直升飞机的升空原理是_______（相同/不相同）， 我国最新的“太行”喷气发动机推力已经可以达到20吨，也就是说一台该发动机可以为飞机提供________N 的推力。（g=10N/kg）
12．现代火箭选用液态氢作燃料，这是因为氢______ ，燃料燃烧时______ 能转化为______ 能。
13．建设具有国际先进水平的空间站，解决较大规模的、长期有人照料的空间站应用问题，是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标。2020年5月5日，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕。如图所示，这是长征五号B运载火箭首飞时的情景，火箭升空过程中，发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的__________冲程，此过程，火箭箭体与空气摩擦会发热，这是通过________的方式改变火箭箭体的内能。
14．如图所示是我国用长征三号运载火箭成功发射“嫦娥三号”卫星时的壮观情景。火箭发射升空时，燃料通过燃烧将 ___________能转化为燃气的 ___________能，再转化为火箭的机械能，火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且 ___________大。
15．建设具有国际先进水平的空间站，解决较大规模的 长期有人照料的空间站应用问题，是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标 2020年5月5日18时，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕 如图所示，是火箭首飞时的情景：该火箭起飞后，火箭升空过程中，发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的_______冲程
三、综合题
16．如图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作．
（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的_____推动活塞向下运动，对外做功，同时将_____能转化为_____能．
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．
①该发动机在1s内做功_____J，单缸排量V=_____L．
②在每个做功冲程里，发动机做功W=_____J．
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=_____Pa．（1L=10﹣3m3）
（4）如图为发动机在做功冲程中的示意图．下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F=_____，燃气对活塞所做的功W=_____，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=_____，故W=pV．
17．阅读短文，回答下列问题
喷气发动机
随着航空和航天事业的发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此喷气发动机就应运而生。
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。广泛用作飞行器的动力装置。按燃料燃烧时所需要的来源，可分为二大类：一类是火箭发动机，另一类是空气喷气发动机。火箭发动机根据采用的推进剂又分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。空气喷气发动机分为无压气机式和有压气机式二种；无压气机式空气喷气发动机分为冲压式和脉动式，有压式空气喷气发动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机。
如图甲为涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更大的推进力；如图乙为火箭发动机的工作原理图，火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂，而涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气，所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机。
2019年3月24日，由中国航天科技集团有限公司六院研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器——涡轮泵联动试验取得圆满成功（如图丙），标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。
2019年10月5日02时51分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。
（1）喷气发动机工作过程中燃料的______能先转化为内能，内能再转化为______能，从而提供动力；
（2）长征四号丙运载火箭使用的燃料主要是液态氢，随着液态氢的不断消耗，其热值将______（减小/增大/不变/都有可能）；
（3）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，图丁中能大致反应燃气温度随时间而变化的( )
（4）假设我国500吨级重型运载火箭某次发射平均推力约为8×106N，将起飞质量5000多吨的火箭在20秒的时间内推到约1.2×104米的高度，同时最大速度达到3千米/秒。则火箭发动机推力的平均功率约为多少______？
18．阅读短文，回答问题。
自制水火箭
水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，是用废弃的饮料瓶制作而成的一种玩具。它分为动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞等部分。可以帮助孩子们直观地了解导弹、运载火箭的发射升空和回收过程，理解导弹与飞机飞行的原理及其不同点。
实践活动中，老师和同学们一起用可乐瓶制作了水火箭。下面是水火箭的安装及工作过程：①在水火箭中装入占高压舱体积的水，然后把水火箭喷嘴朝下安装在发射架的弹簧卡口上；②用打气装置向高压舱内打气，当气压表显示4个标准大气压时，可以通过线闸开关来进行发射；③发射后高压舱内的水通过狭小的喷口高速向后喷射，由于水的反冲作用，水火箭就会飞上高空。如图所示，甲图展示的水火箭高压舱结构和箭体成品，乙图是发射前的发射装置图。
(1)第②步操作中，向高压舱内打气，高压舱内的气压在不断 ______ （选填“增大”或“减小”）；
(2)水火箭起飞用到的物理原理是： ______ ；
(3)若不计空气阻力，水火箭在升空过程中将动能转化为 ______ 能；加速升空过程中，水火箭受到 ______ （选填“平衡力”或“非平衡力”）。
19．建设具有国际先进水平的空间站，解决较大规模的 长期有人照料的空间站应用问题，是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标 2020年5月5日18时，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕 如图所示，是火箭首飞时的情景∶该火箭起飞后，火箭相对于发射架是________的；地面控制中心通过_______波向它发出指令；火箭升空过程中，发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的_______冲程 此过程，火箭箭体与空气摩擦会发热，这是通过_______改变箭体的内能
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
跳伞员在空中张伞后匀速下落时，质量不变，速度不变，所以动能不变；高度降低，所以重力势能减小，则机械能减小．
故C正确，ABD错误．
故选C．
【点睛】
重点是影响动能和重力势能大小的因素，当质量不变时，速度增大，动能增大，速度减小，动能减小；高度增加，重力势能增大，高度降低，重力势能减小．
2．C
【解析】
【分析】
(1)影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
(2)火箭发动机工作时，利用内能做功，内能转化为机械能。
【详解】
ABC．火箭升空时，质量不变，速度增大，所以动能增大，同时高度增加，所以重力势能增加，机械能等于动能和势能的总和，机械能增大，故AB正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．发动机工作时，燃气对火箭做功，燃气的一部分内能转化为火箭的机械能，故D正确，不符合题意。
故选C。
【点睛】
(1)掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。
(2)能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
3．A
【解析】
【详解】
分析：（1）火箭是热机的一种，工作时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气推动火箭升空，燃气的内能转化成火箭的机械能；
（2）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，任何物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种性质；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，当动能转化成重力势能时，动能减小，重力势能增加；
（4）火箭加速运动时，不受平衡力，受到重力，摩擦力还有推力作用．
解答：A、火箭点火发射时，产生的燃气内能转化为火箭升空的机械能，故A正确；
B、火箭点火升空过程中，仍然具有惯性，因为惯性是物体本身的一种性质，故B错误；
C、火箭加速上升的过程，质量不变，速度增加，故动能增加，同时高度增加，重力势能增大，故不是重力势能和动能的转化，故C错误；
D、火箭加速上升，受力不平衡，火箭受的向上的推力大于向下的重力，合力向上，火箭加速上升，故D错误．
故选A．
【点睛】本题通过卫星发射，考查了力与运动的关系、运动和静止的相对性以及热机工作时的能量转化，涉及的知识点较多，需要认真分析，认真解答．
4．D
【解析】
【详解】
AB．当K1关闭，K2开启时，空气进入气室，空气内能与海水机械能间不存在转化关系，故AB错误；
CD．当K1开启，K2关闭时，压缩空气进入工作室推动涡轮机转运，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A． 试管口出现的白雾是由于蒸气对活塞做功，内能减少，温度降低，水蒸气液化的结果，故A正确．
B． 该实验蒸汽推动软木塞做功，内能转化为机械能，所以该实验基本能反映热机的工作原理，故B正确．
C． 木塞冲出的过程内能转化为机械能，故C错误，符合题意为答案．
D． 蒸汽推动软木塞做功，内能减少，故该实验可以说明做功能改变物体的内能，D正确．
6．A
【解析】
【详解】
A．飞机的机翼上面凸起，下面平直，飞机升空时，流过机翼上方的空气流速大压强小，流过机翼下方的空气流速小压强大，便形成了向上的升力，故A符合题意；
B．热气球能在空中飞行，是因为气球内气体的密度比空气的密度小，热气球在空气中受到浮力大于或等于其重力，故B不符合题意；
C．飞艇能在空中飞行，是因为飞艇内的氦气密度比空气小，它受到的浮力大于重力，所以能在空中飞行，给C不符合题意；
D．火箭升空靠喷气产生的动力推动，火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故D不符合题意。
故选A。
7．C
【解析】
【详解】
A．燃气对外做功，温度降低，内能减小，故A错误；
B．燃气温度高，周围低温的空气吸热，内能增大，温度升高，温度越高分子运动越剧烈，故B错误；
C．火箭升空消耗燃料产生高温高压的气体，推动火箭向上加速运动，内能转化为机械能，故C正确；
D．白气是小水滴，是由水池里的水先吸热汽化再上升后遇冷液化形成的，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
避险车道是一个向上的斜坡，当汽车冲上避险车道时，汽车的高度增加，重力势能增大，同时速度降低，动能减小．所以此过程是将动能转化为重力势能．故B正确．
9．C
【解析】
【详解】
A．燃料的热值是燃料的本身的特性，只与燃料的种类有关，热值大的燃料，在相同条件下，完全燃烧放出的热量更多，所以火箭应选择热值大的燃料，故A错误；
B．火箭发射产生的白雾是水蒸气遇冷液化成的小水珠，故B错误；
C．火箭升空时，燃料燃烧获取的内能转化为火箭的机械能，故C正确；
D．火箭穿过大气层时与空气摩擦，通过做功的方式改变了防护罩的内能，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【分析】
（1）判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量；
（2）改变内能的方法是做功和热传递；
（3）能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变．
【详解】
A、洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故A错误；
B、电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；
C、用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故C正确；
D、根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误．
【点睛】
能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳是解决这一类问题的关键，例如燃料燃烧都是将化学能转化为内能，该类题目比较简单，要掌握做题的思路与方法．
11． 力的作用是相互的 相同 2x105
【解析】
【详解】
[1] [2]力的作用是相互的。火箭喷气发动机是利用燃油与空气混合物点燃时迅速膨胀向下喷出给空气一个向下的推力，空气反过来也给火箭一个向上的推力，从而获得向上的推力的。直升机直飞原理是作用力与反作用力，螺旋桨向下推空气，空气反过来给螺旋桨个力。因此火箭喷气机的发动机的工作原理与直升飞机的升空原理相同。
[3]由 得，质量为20吨的物体重力为2x105N。所以发动机可以为飞机提供2x105N 的推力。
12． 热值大 化学 内
【解析】
【分析】
【详解】
[1]火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。
[2][3]燃料燃烧时释放的化学能转化为内能。
【点睛】
13． 做功 做功
【解析】
【分析】
【详解】
[1]内燃机的做功冲程是把内能转化为机械能，火箭升空过程中，火箭发动机工作时将内能转化为机械能，故发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[2]做功和热传递都可以改变物体的内能，火箭箭体与空气摩擦会发热，这是通过做功改变箭体的内能。
14． 化学 内 热值
【解析】
【详解】
[1][2]燃料燃烧是化学变化，火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能使火箭升空。
[3]火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且热值大，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
15．做功
【解析】
【分析】
【详解】
火箭是利用自身携带的燃料（推进剂），在发动机中燃烧产生高温高压的燃气，内能转化为机械能，故火箭发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的做功冲程。
16． 内 机械 1.2×105 0.5 600 1.2×106 pS pSl Sl
【解析】
【详解】
试题分析：（1）在内燃机的做功冲程中，是燃气的内能转化为活塞的机械能；
（2）发动机做的功W=Pt，将功率值代入即可求解；
四缸发动机的容量是2.0L，所以每个汽缸的容量是0.5L；
解决此题要知道发动机飞轮每转动两周里做功一次，所以结合表格数据可知，该发动机每分钟可以做功3000次；
（3）结合公式W=pV变形可得P=，将功和单缸排量值代入即可得出答案；
（4）推导公式时需要结合压强公式、功的公式及几何知识进行分析解答．
解：
（1）在做功冲程中，燃气内能对外做功，将内能转化为机械能；
（2）已知输出功率是120kW，所以每秒做功W=1.2×105W×1s=1.2×105J；
由表格信息可知，
①因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功50次，
因为四缸总排量为2.0L，
单缸排量：v=×2.0L=0.5L，
所以发动机在1s内做功1.2×105J，
②因为发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W=×1.2×105J=3×104J，
因为1s内做功50次，
所以每个做功冲程做功：
W′=×3×104J=600J．
（3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10﹣3m3，
所以燃气对活塞的压强：
p===1.2×106Pa
（4）由压强公式p=可知，F=PS，
活塞做功W=Fl=pSl，而V=Sl，
所以W=pV；
故答案为（1）内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；psl；Sl．
【点评】此类综合性的题目，要结合内燃机的四个冲程特点，压强公式及其做功公式，联系几何知识共同解答．
17． 化学 机械 不变 C 4.8×109W
【解析】
【详解】
（1）[1][2]根据题意知道，喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
（2）[3]热值是燃料本身的一种性质，与质量无关，故随着液态氢的不断消耗，其热值将不变。
（3）[4]从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，燃气温度降低，所以能大致反应燃气温度随时间而变化的是C图。故选C。
（4）[5]推力做功为
W=Fs=8×106N×1.2×104m=9.6×1010J
推力的平均功率约为
18． 变大 物体间力的作用是相互的 重力势 非平衡力
【解析】
【详解】
(1)[1]向高压舱内打气，高压舱内气体的质量变大，气压在不断变大。
(2)[2]水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，则水给火箭一个向上的力，使得火箭能够起飞。
(3)[3][4]若不计空气阻力，水火箭在升空过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，将动能转化为重力势能；加速升空过程中，速度发生了变化，水火箭受到非平衡力的作用。
19． 运动 电磁 做功 做功
【解析】
【详解】
[1]火箭起飞后，火箭与发射架之间的位置发生变化，故火箭相对于发射架是运动的。
[2]电磁波可以传递信息，地面控制中心通过电磁波向它发出指令。
[3]火箭是利用自身携带的燃料（推进剂），在发动机中燃烧产生高温高压的燃气，故火箭发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[4]火箭箭体与空气摩擦会发热，这是通过做功改变箭体的内能
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