已知火箭發(fā)動機產(chǎn)生推力F等于火箭在單位時間內(nèi)噴出的推進(jìn)劑的質(zhì)量J與推進(jìn)劑速度的乘積，即F=J?V，質(zhì)子火箭發(fā)動機噴出的推進(jìn)劑是質(zhì)子，這種發(fā)動機用于外太空間中產(chǎn)生的小推力來糾正衛(wèi)星的軌道或姿態(tài)，設(shè)一臺質(zhì)子發(fā)動機噴出質(zhì)子流的等效電流I=1A，用于加速質(zhì)子的電壓U=5×104V，試求該發(fā)動機的推力，已知質(zhì)子的質(zhì)量是m=1.6×10-27kg，電荷量為c=1.6×10-19C．
分析：根據(jù)動能定理求出每一質(zhì)子通過電場加速后的速度，再根據(jù)能量關(guān)系計算出時間t內(nèi)噴出質(zhì)子的質(zhì)量，從而求出單位時間內(nèi)噴出的質(zhì)量，根據(jù)題意，火箭發(fā)動機產(chǎn)生推力F等于火箭在單位時間內(nèi)噴出的推進(jìn)劑的質(zhì)量J與推進(jìn)劑速度的乘積，即F=J?V，帶入計算即可．
解答：解：對質(zhì)子火箭發(fā)動機，加速每一個質(zhì)子的過程，根據(jù)動能定理有：eU=
1
2mυ2

解得：υ=
2eU
m
--①
對任意一段時間t內(nèi)通過質(zhì)子的電量為q，質(zhì)量為M，由能量關(guān)系：UIt=
1
2
Mυ2
所以有：J=
M
t
=
2UI
υ2
--②
由于：F=Jυ=
Mυ
t
--③
將①②代入③得：F=
Mυ
t
=I
2Um
e
=0.032N
答：該發(fā)動機的推力為0.032N．
點評：本題的難點是根據(jù)能量關(guān)系UIt=
1
2
Mυ2求出時間t內(nèi)噴出的總質(zhì)量，再求出單位時間內(nèi)噴出的質(zhì)量J．要分析清楚題中給定的信息，根據(jù)F=J?V計算發(fā)動機的推力．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

我國發(fā)射的“神州”六號飛船于2005年10月12日上午9：00在酒泉載人航天發(fā)射場發(fā)射升空，經(jīng)變軌后飛船在距地面一定高度的圓軌道上飛行．在太空飛行約115小時30分，環(huán)繞地球77圈，在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實驗任務(wù)后于北京時間10月17日在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸．
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算飛船的運行周期和軌道距離地面的高度．（地球半徑為R=6.4×106m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，取π2=10，295～310的立方根取6.74）
（2）當(dāng)返回艙降落距地球10km時，回收著陸系統(tǒng)啟動，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘和主傘動作，主傘展開面積足有1200m2，由于空氣阻力作用有一段減速下落過程，若空氣阻力與速度平方成正比，即f=kv2，并已知返回艙的質(zhì)量為m0=8.0×103kg，這一過程最終勻速時的收尾速度為v1=14m/s，則當(dāng)返回艙速度為v2=42m/s時的加速度為多大？
（3）當(dāng)返回艙在距地面1m時，點燃反推火箭發(fā)動機，最后以不大于v3=4.0m/s的速度實現(xiàn)軟著陸，這一過程中反推火箭產(chǎn)生的反推力至少等于多少？（設(shè)反推火箭發(fā)動機點火后，空氣阻力不計，可以認(rèn)為返回艙做勻減速直線運動）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（8分）“神舟”七號載人飛船在軌飛行四天后，返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回

（1）當(dāng)返回艙降落距地球10km時，回收著陸系統(tǒng)啟動工作，彈出傘倉蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘和主傘動作，主傘展開面積足有1200m2,由于空氣阻力作用有一段減速下落過程，若空氣阻力與速度平方成正比，并已知返回艙的質(zhì)量為8t，這一過程的收尾速度為14m/s，則當(dāng)返回艙速度圍42m/s時的加速度為多大？（g取10m/s2）

（2）當(dāng)返回艙在距地面1m時，點燃反推火箭發(fā)動機，最后以不大于3.5m/s的速度實現(xiàn)軟著陸，這一過程中反推火箭產(chǎn)生的反推力至少等于多少？該反推力對返回艙做多少功？（設(shè)反推火箭發(fā)動機點火后，空氣阻力不計，可以認(rèn)為返回艙做勻減速直線運動）。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

我國發(fā)射的“神州”六號飛船于2005年10月12日上午9：00在酒泉載人航天發(fā)射場發(fā)射升空，經(jīng)變軌后飛船在距地面一定高度的圓軌道上飛行．在太空飛行約115小時30分，環(huán)繞地球77圈，在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實驗任務(wù)后于北京時間10月17日在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸．
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算飛船的運行周期和軌道距離地面的高度．（地球半徑為R=6.4×106m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，取π2=10，295～310的立方根取6.74）
（2）當(dāng)返回艙降落距地球10km時，回收著陸系統(tǒng)啟動，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘和主傘動作，主傘展開面積足有1200m2，由于空氣阻力作用有一段減速下落過程，若空氣阻力與速度平方成正比，即f=kv2，并已知返回艙的質(zhì)量為m0=8.0×103kg，這一過程最終勻速時的收尾速度為v1=14m/s，則當(dāng)返回艙速度為v2=42m/s時的加速度為多大？
（3）當(dāng)返回艙在距地面1m時，點燃反推火箭發(fā)動機，最后以不大于v3=4.0m/s的速度實現(xiàn)軟著陸，這一過程中反推火箭產(chǎn)生的反推力至少等于多少？（設(shè)反推火箭發(fā)動機點火后，空氣阻力不計，可以認(rèn)為返回艙做勻減速直線運動）

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科目：高中物理 來源： 題型：

我國發(fā)射的“神州”五號飛船于2003年10月15日上午9：00在酒泉載人航天發(fā)射場發(fā)射升空，按預(yù)定計劃在太空飛行接近21小時，環(huán)繞地球14圈，在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實驗任務(wù)后于北京時間10月16日6時07分在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸。
   （1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算飛船的軌道半徑是地球同步衛(wèi)星軌道半徑的多少倍？(保留根號)
   （2）當(dāng)返回艙降落距地球10km時，回收著陸系統(tǒng)啟動，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引
導(dǎo)傘、減速傘和主傘動作，主傘展開面積足有1200m2,由于空氣阻力作用有一段減
速下落過程，若空氣阻力與速度平方成正比，并已知返回艙的質(zhì)量為8×103kg，這
一過程最終勻速時的收尾速度為14m/s，則當(dāng)返回艙速度為42m/s時的加速度為多
大？（g取10m/s）
   （3）當(dāng)返回艙在距地面1m時，點燃反推火箭發(fā)動機，最后以不大于3.5m/s的速度實現(xiàn)
軟著陸，這一過程中反推火箭產(chǎn)生的反推力至少等于多少？（設(shè)反推火箭發(fā)動機點
火后，空氣阻力不計，可以認(rèn)為返回艙做勻減速直線運動）

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科目：高中物理 來源：2007-2008學(xué)年廣東省潮州市高三（上）期末物理試卷（解析版） 題型：解答題

我國發(fā)射的“神州”六號飛船于2005年10月12日上午9：00在酒泉載人航天發(fā)射場發(fā)射升空，經(jīng)變軌后飛船在距地面一定高度的圓軌道上飛行．在太空飛行約115小時30分，環(huán)繞地球77圈，在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實驗任務(wù)后于北京時間10月17日在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸．
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算飛船的運行周期和軌道距離地面的高度．（地球半徑為R=6.4×106m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，取π2=10，295～310的立方根取6.74）
（2）當(dāng)返回艙降落距地球10km時，回收著陸系統(tǒng)啟動，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘和主傘動作，主傘展開面積足有1200m2，由于空氣阻力作用有一段減速下落過程，若空氣阻力與速度平方成正比，即f=kv2，并已知返回艙的質(zhì)量為m=8.0×103kg，這一過程最終勻速時的收尾速度為v1=14m/s，則當(dāng)返回艙速度為v2=42m/s時的加速度為多大？
（3）當(dāng)返回艙在距地面1m時，點燃反推火箭發(fā)動機，最后以不大于v3=4.0m/s的速度實現(xiàn)軟著陸，這一過程中反推火箭產(chǎn)生的反推力至少等于多少？（設(shè)反推火箭發(fā)動機點火后，空氣阻力不計，可以認(rèn)為返回艙做勻減速直線運動）

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