“神舟”五號飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回,返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降,穿越大氣層后,在一定的高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下落,這一過程中若返回艙所受空氣摩擦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,所受空氣浮力恒定不變,且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),返回艙的運(yùn)動(dòng)v-t圖象如圖中的AD曲線所示,圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線,切線交于橫軸一點(diǎn)B,其坐標(biāo)為(8,0),CD是曲線AD的漸進(jìn)線,假如返回艙總質(zhì)量為M=400kg,g =10m/s2,求
(1)返回艙在這一階段是怎樣運(yùn)動(dòng)的?
(2)在初始時(shí)刻v=160m/s,此時(shí)它的加速度是多大?
(3)推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。
(1) 返回艙在這一階段做的是加速度越來越小的減速運(yùn)動(dòng)。
(2) a=160/8=20m/s2
(3) 設(shè)返回艙下降過程中所受的空氣浮力恒為f0,最后勻速時(shí)的速度為vm,返回艙在t=0時(shí),由牛頓第二定律可知,kv2+f0-mg=ma
返回艙下降到速度達(dá)到4m/s時(shí)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以由平衡條件可知,kvm2+f0=mg
聯(lián)立求解
k=ma/(v2-vm2)=(400×20)/(1602-4 2)=0.3
(1)從v—t圖象可知:物體的速度是減小的,所以做的是減速直線運(yùn)動(dòng),而且從AD曲線各點(diǎn)切線的斜率越來越小直到最后為零可知:其加速度大小是越來越小。所以返回艙在這一階段做的是加速度越來越小的減速運(yùn)動(dòng)。
(2)因?yàn)锳B是曲線AD在A點(diǎn)的切線,所以其斜率大小就是A點(diǎn)在這一時(shí)刻加速度的大小,即a=160/8=20m/s2
(3)設(shè)返回艙下降過程中所受的空氣浮力恒為f0,最后勻速時(shí)的速度為vm,返回艙在t=0時(shí),由牛頓第二定律可知,kv2+f0-mg=ma
返回艙下降到速度達(dá)到4m/s時(shí)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以由平衡條件可知,kvm2+f0=mg
聯(lián)立求解
k=ma/(v2-vm2)=(400×20)/(1602-4 2)=0.3
技巧點(diǎn)撥:一般STS問題,題目較長,要有足夠的耐心,要能夠迅速地找出題目信息中的關(guān)鍵詞,如“勻速運(yùn)動(dòng)”、“勻加速運(yùn)動(dòng)”等,合理推出力和運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系。對于題目中給出的圖象、表格等非文字信息要特別分析,尋找出物體是一種什么運(yùn)動(dòng)或受怎樣的力,從而快捷地求出有關(guān)問題。
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(9′)“神舟”五號飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回,返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降,穿越大氣層后,在一定的高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下落,這一過程中若返回艙所受空氣摩擦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,所受空氣浮力恒定不變,且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),返回艙的運(yùn)動(dòng)v—t圖象如圖2-7中的AD曲線所示,圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線,切線交于橫軸一點(diǎn)B,其坐標(biāo)為(8,0),CD是曲線AD的漸進(jìn)線,假如返回艙總質(zhì)量為M=400kg,g=10m/s2,求
(1)返回艙在這一階段是怎樣運(yùn)動(dòng)的?
(2)在初始時(shí)刻v=160m/s,此時(shí)它的加速度是多大?
(3)推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。
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“神舟”五號飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回,返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降,穿越大氣層后,在一定的高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下落,這一過程中若返回艙所受空氣摩擦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,所受空氣浮力恒定不變,且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),返回艙的運(yùn)動(dòng)v—t圖象如圖中的AD曲線所示,圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線,切線交于橫軸一點(diǎn)
B,其坐標(biāo)為(8,0),CD是曲線AD的漸進(jìn)線,假如返回艙
總質(zhì)量為M=400kg,g=10m/s2,求
(1)返回艙在這一階段是怎樣運(yùn)動(dòng)的?
(2)在初始時(shí)刻v=160m/s,此時(shí)它的加速度是多大?
(3)推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。
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科目:高中物理 來源:2013屆安徽省屯溪一中高三10月月考物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題
“神舟”五號飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回,返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降,穿越大氣層后,在一定的高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下落,這一過程中若返回艙所受空氣摩擦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,所受空氣浮力恒定不變,且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),返回艙的運(yùn)動(dòng)v—t圖象如圖中的AD曲線所示,圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線,切線交于橫軸一點(diǎn)B,其坐標(biāo)為(8,0),CD是曲線AD的漸進(jìn)線,假如返回艙總質(zhì)量為M=400kg,g=10m/s2,求
(1)在初始時(shí)刻v=160m/s,此時(shí)它的加速度是多大?
(2)推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。
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