令世人关注的“神州”六号宇宙飞船返回舱,在费俊龙、聂海胜两位宇航员的精心努力下,于2005年10月17日,按预定计划完成了各项科学考察和实验后,安全降落在内蒙古

令世人关注的“神州”六号宇宙飞船返回舱,在费俊龙、聂海胜两位宇航员的精心努力下,于2005年10月17日,按预定计划完成了各项科学考察和实验后,安全降落在内蒙古

题型:不详难度:来源:
令世人关注的“神州”六号宇宙飞船返回舱,在费俊龙、聂海胜两位宇航员的精心努力下,于2005年10月17日,按预定计划完成了各项科学考察和实验后,安全降落在内蒙古的中部草原.飞船在返回时,先要进行姿态调整,使与留轨舱分离的返回舱以近8km/s的速度进入大气层.当返回舱距地面30km时,返回舱上的回收发动机启动,相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作.当飞船的返回舱距地面20km以下的高度后,速度减为200m/s而匀速下降,在此过程中返回舱所受的空气阻力为f=ρv2 s/2,式中ρ为大气的密度,v是返回舱的运动速度,s是与形状特征有关的阻力面积.当返回舱距地面高度为10km时,打开面积为1200m2的降落伞,直到速度达到8.0m/s后开始匀速下落.为了实现软着陆(即返回舱着陆时的速度为零),当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火,使返回舱落地时的速度减为零,返回舱此时的质量为2.7×103kg,取g=10m/s2
(1)请用相应的字母表达出返回舱在速度为200m/s时的质量.
(2)请分析从打开降落伞后到反冲发动机点火前,返回舱的加速度和速度的变化情况.
(3)试求反冲发动机的平均反推力大小以及反冲发动机对返回舱所作的功(忽略反冲发动机工作时返回舱的质量损失).
答案
(1)当回收舱在速度为200m/s时,受到重力和阻力平衡而匀速下落,
由牛顿第二定律mg-f=0,根据已知条件得
   mg=f
又由题意,f=
1
2
ρv2 s
联立解得,m=
ρv2s
2g

(2)在打开降落伞后,返回舱的加速度先突然增大到某一值而后逐渐减小,加速度方向向上,返回舱的速度不断减少,直到速度减小到8m/s后匀速下落.
(3)反冲发动机工作后,使回收舱的速度由8m/s减小为0,回收舱受重力和反冲力F作用做匀减速运动,运动位移为h=1.2m,根据动能定理
  (mg-h)h=0-
1
2
mv2

解得 F=9.9×104N
故反冲发动机对返回舱做的功W=Fh=1.2×105J
答:
(1)返回舱在速度为200m/s时的质量为
ρv2s
2g

(2)从打开降落伞后到反冲发动机点火前,返回舱的加速度和速度的变化情况为:在打开降落伞后,返回舱的加速度先突然增大到某一值而后逐渐减小,加速度方向向上,返回舱的速度不断减少,直到速度减小到8m/s后匀速下落.
(3)反冲发动机的平均反推力大小为9.9×104N,反冲发动机对返回舱所作的功为1.2×105J.
举一反三
飞船降落过程中,在离地面高度为h处速度为v0,此时开动反冲火箭,使船开始做减速运动,最后落地时的速度减为v0若把这一过程当作为匀减速运动来计算,则其加速度的大小等于______.已知地球表面处的重力加速度为g,航天员的质量为m,在这过程中航天员对坐椅的压力等于______.
题型:广东难度:| 查看答案
动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具,以其编组灵活、方便、快捷、安全,可靠、舒适的特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐.动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组,就是动车组.假设有一动车组由六节车厢连接而成,每节车厢的总质量均为8×104kg其中第一节第二节带动力他们的额定功率分别是2×107W和1×107W车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍.求
(1)该动车组的最大行驶速度
(2)若列车以1m/s2的匀加速运动,t=10s时刻,第一和第二节车厢之间的连接杆中可能的最大作用力
(3)在以1m/s2的匀加速阶段中,t=10s时刻假如第一二两节车厢的拉力最小为多大?此时第二节车厢的实际功率是多少?
题型:江苏模拟难度:| 查看答案
一辆汽车在平直的路面上匀速运动,由于前方有事,紧急刹车,从开始刹车到车停止,被制动的轮胎在地面上发生滑动时留下的擦痕为14m,轮胎与路面的动摩擦因素为0.7,g取10m/s2.问:
(1)刹车时汽车的加速度多大?
(2)刹车前汽车的速度多大?
(3)刹车后经过1s和3s,汽车的位移分别为多大?
题型:不详难度:| 查看答案
.汽车发动机的额定功率为P=60kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,试问:
(1)汽车保持以额定功率从静止起动后达到的最大速度是多少?当速度为10m/s时,汽车的加速度是多少?
(2)若汽车从静止开始,保持以加速度a=0.5m/s2做匀加速直线运动,这一过程能持续多长时间?
题型:不详难度:| 查看答案
在一种体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施中,用电梯把乘有十多人的充分座舱,送到76m高的地方,让座舱自由落下,当落到离地面28m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止.若某人手中托着质量为5kg的铅球进行这个游戏,g取10m/s2,问:
(1)当座舱落到离地面高度为40m的位置时,铅球对手的作用力多大?
(2)当座舱落到离地面高度为15m的位置时,手要用多大的力才能把铅球托住?
题型:西乡县模拟难度:| 查看答案
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