【題目】神舟六號飛船完成了預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)試驗任務(wù)后,返回艙于20051017411分開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回,在離地10km的高度打開阻力降落傘減速下降,這一過程中若返回艙所受阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)(空氣阻力系數(shù))為k,設(shè)返回艙總質(zhì)量M=3000kg,所受空氣浮力恒定不變,且認為豎直降落。從某時刻開始計時,返回艙的運動v-t圖象如圖中的AD曲線所示,圖中AB是曲線在A點的切線,切線交于橫軸一點B的坐標為(8,0),CD是平行橫軸的直線,交縱軸于CC的坐標為(0,8)。g10m/s2,請解決下列問題:

1)在初始時刻v0=160m/s時,它的加速度多大?

2)推證空氣阻力系數(shù)k的表達式并算出其數(shù)值。

3)返回艙在距離高度h=1m時,飛船底部的4個反推力小火箭點火工作,使其速度由8m/s迅速減至1m/s后落在地面上,若忽略燃料質(zhì)量的減少對返回艙總質(zhì)量的影響,并忽略此階段速度變化而引起空氣阻力的變化,試估算每支小火箭的平均推力(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)

【答案】120m/s22; 2.35kg/m32.4×104N

【解析】試題分析:過A點切線的斜率為初始時刻的加速度;根據(jù)牛頓第二定律,列出當(dāng)速度為160m/s時的牛頓第二定律表達式和當(dāng)速度為8m/s時勻速運動的表達式,聯(lián)立兩方程組解出k;在距地高度h=1m前,返回艙已處于勻速運動狀態(tài),返回艙所受浮力、阻力與重力的合力為零.減速運動的加速度由火箭推力產(chǎn)生,根據(jù)勻減速運動求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律求出每支小火箭的平均推力。

1根據(jù)速度圖象性質(zhì)可知,在初始v0=160m/s時,過A點切線的斜率既為此時的加速度,設(shè)為a1,其大小為

(2)由圖知,返回艙的v t圖的斜率逐漸減小,最后是以v1=8m/s的速度作勻速運動。設(shè)返回艙所受空氣浮力為f,在t=0時, 根據(jù)牛頓第二定律則有:

速度為v1=8m/s時,返回艙受力平衡,即有:

由以上并代入數(shù)據(jù)解得:

(3)設(shè)每支小火箭的平均推力為F0,反推加速度大小為a2,著地速度為v2

由題意知,返回艙在距離地高度h=1m前,已處于勻速運動狀態(tài)。故返回艙在著地前的加速度由4個小火箭的反推力產(chǎn)生根據(jù)牛頓第二定律:

又由運動學(xué)公式知:

聯(lián)立以上并代入數(shù)據(jù)解得:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖AOB為夾角固定的V形槽,開始時槽板OB位于豎直平面內(nèi),光滑小球靜置槽中槽板 OA 受到的壓力為 NA,槽板 OB 受到的壓力為 NB.在 V 形槽沿順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)至 OB 水平的過程中( )

A. NA逐漸減小,NB逐漸增大

B. NA先增大后減小,NB逐漸增大

C. NA逐漸減小,NB先增大后減小

D. NA先增大后減小,NB先增大后減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】右圖是用頻閃周期為O1的相機拍攝的一張真空中羽毛與蘋果自由下落的局部頻閃照片。

(1) 在下落過程中的任意時刻,羽毛的運動狀態(tài)與蘋果_________(選填”)相同。

(2)關(guān)于提供的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)處理,下列說法中正確的是____(填選項前的字母)

A.一定滿足關(guān)系 =149

B.一定滿足關(guān)系 =135

C.蘋果下落的加速度大小為

D.羽毛下落的加速度大小為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示是一種速度傳感器的工作原理圖,在這個系統(tǒng)中,B為一個能發(fā)射超聲波的固定小盒子,工作時小盒子B向被測物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖,脈沖被運動的物體反射后又被B盒接收,從B盒發(fā)射超聲波開始計時,經(jīng)時間t0再次發(fā)射超聲波脈沖,圖乙是連續(xù)兩次發(fā)射的超聲波的x-t圖像,則下列說法正確的是 ( )

A. 超聲波的速度

B. 超聲波的速度

C. 物體的平均速度

D. 物體的平均速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某電視劇制作中心要拍攝一特技動作,要求特技演員從高80m的大樓樓頂自由下落到行駛的汽車上,若演員開始下落的同時汽車從60m遠處由靜止向樓底先勻加速運動3s,再勻速行駛到樓底,為保證演員能安全落到汽車上.(不計空氣阻力,人和汽車看作質(zhì)點,g10 m/s2)求:

1)汽車開到樓底的時間;

2)汽車勻速行駛的速度;

3)汽車勻加速運動時的加速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在古代戰(zhàn)爭對決中,交戰(zhàn)雙方常常用到一種冷兵器時代十分先進的遠程進攻武器——拋石機。某同學(xué)為了研究其工作原理,設(shè)計了如圖所示的裝置,圖中支架固定在地面上,O為轉(zhuǎn)軸,輕桿可繞O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,物體A固定于桿左端.彈丸B放在桿右端的勺形槽內(nèi).將裝置從水平位置由靜止釋放,桿逆時針轉(zhuǎn)動,當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時,彈丸B從最高點被水平拋出,落地點為圖中C點.已知AB質(zhì)量分別為4m、m.OB=2OA=2L.轉(zhuǎn)軸O離水平地面的高度也為2L,不計空氣阻力和轉(zhuǎn)軸摩擦,重力加速度為g.求:

(1)彈丸B被拋出瞬間桿對A球的作用力

(2)C點與O點的水平距離

(3)此過程中桿對彈丸B做的功

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【題目】在古代戰(zhàn)爭對決中,交戰(zhàn)雙方常常用到一種冷兵器時代十分先進的遠程進攻武器——拋石機。某同學(xué)為了研究其工作原理,設(shè)計了如圖所示的裝置,圖中支架固定在地面上,O為轉(zhuǎn)軸,輕桿可繞O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,物體A固定于桿左端.彈丸B放在桿右端的勺形槽內(nèi).將裝置從水平位置由靜止釋放,桿逆時針轉(zhuǎn)動,當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時,彈丸B從最高點被水平拋出,落地點為圖中C點.已知AB質(zhì)量分別為4m、m.OB=2OA=2L.轉(zhuǎn)軸O離水平地面的高度也為2L,不計空氣阻力和轉(zhuǎn)軸摩擦,重力加速度為g.求:

(1)彈丸B被拋出瞬間桿對A球的作用力

(2)C點與O點的水平距離

(3)此過程中桿對彈丸B做的功

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【題目】(1)某同學(xué)用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度,電源頻率f=50Hz,在紙帶上打出的點中,選出零點,每隔4個點取1個計數(shù)點,因保存不當(dāng),紙帶被污染,如圖所示,A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點,僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離:SA=16.6mm SB=126.5mm SD=624.5mm

若無法再做實驗,可由以上信息推知:

①相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為_____s;

②打C點時物體的速度大小為_____m/s(取2位有效數(shù)字)

③物體的加速度大小為_____(用SA、SB、SC、SDf表示)

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【題目】做勻加速直線運動的物體,依次通過AB、C三點,位移xAB=xBC,已知物體在AB段的平均速度為3m/s,在BC段的平均速度大小為6m/s,則物體在B點時的速度的大小為( )

A. 4 m/s

B. 4.5 m/s

C. 5 m/s

D. 5.5 m/s

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