2003年10月15日上午9時(shí),質(zhì)量約為8t的“神舟”五號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭發(fā)射升空,16日凌晨6點(diǎn)28分,飛船載人艙在內(nèi)蒙古中部阿木古朗草原地區(qū)安全著陸,中國首次進(jìn)行載人航天飛行獲得圓滿成功,我國載人航天事業(yè)取得了舉世矚目的成就.試回答如下問題(g取10m/s2):
(1)飛船垂直地面發(fā)射升空,在加速上升過程中宇航員處于超重狀態(tài),人們把這種狀態(tài)下飛船的視重與靜止在地球表面時(shí)飛船的重力的比值稱為耐受力值,用K表示.若飛船發(fā)射時(shí)加速度的變化范圍是20m/s2≤a≤100m/s2,則宇航員的耐受力值范圍是多少?
(2)“神舟”五號(hào)飛船返回艙降到距地面約10km時(shí),回收著陸系統(tǒng)啟動(dòng)工作,設(shè)經(jīng)過一段時(shí)間后,在臨近地面時(shí)降落傘使返回艙以7.0m/s的速度勻速豎直下降.在距地面約1.0m時(shí),返回艙的4個(gè)相同的反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火工作,使返回艙以不大于3.0m/s的速度接觸地面,實(shí)現(xiàn)軟著陸.若返回艙的質(zhì)量約為2.7t,求一個(gè)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力至少是多大?
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合加速度的范圍,求出支持力和重力的比值.
(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小,根據(jù)牛頓第二定律求出反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力大小.
解答:解:(1)飛船加速上升,宇航員受到支持力N和重力mg,設(shè)加速度為a,則
N-mg=ma                                             
由題意知:K=
N
mg

聯(lián)立解得 K=1+
a
g

將20m/s2≤a≤100m/s2
代入上式得:3≤K≤11                      
(2)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火工作,設(shè)返回艙做勻減速運(yùn)動(dòng),返回艙的加速度為a,
初速度為v0=7.0m/s,末速度為v=3.0m/s,位移為S=1.0m,
由速度-位移關(guān)系式得
a=
v2-v02
2S
=-20m/s2

設(shè)一個(gè)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力大小為F,由牛頓第二定律得
4F-mg=ma
代入數(shù)據(jù)解得:F=2.0×104N(或2.025×104N)                        
故一個(gè)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力至少為2×104N.
答:(1)宇航員的耐受力值范圍是3≤K≤11.
(2)一個(gè)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力至少是2×104N.
點(diǎn)評(píng):本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用,知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

2003年10月15日9時(shí),我國神舟五號(hào)宇宙飛船,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,把中國第一位航天員楊利偉送入太空.飛船繞地球飛行的周期是91.64分,根據(jù)以上消息近似地把飛船運(yùn)動(dòng)看做繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).試估算飛船距地面的高度.(已知:地球質(zhì)量為6.0×1024kg,地球的半徑R為6.4×103km)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

我國發(fā)射的“神舟”五號(hào)飛船于2003年10月15日上午9:00在酒泉載人航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空.按預(yù)定計(jì)劃在太空飛行了接近21小時(shí),環(huán)繞地球14圈,在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)后北京時(shí)間10月16日6時(shí)07分在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸.試回答下列問題:
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估計(jì)飛船的軌道半徑約是通訊衛(wèi)星軌道半徑的多少倍?(保留根號(hào))
(2)當(dāng)返回艙降到距地面10km時(shí),回收著陸系統(tǒng)啟動(dòng)工作,彈出傘艙蓋后,連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘、和主傘動(dòng)作,主傘展開面積足有1200㎡由于空氣阻力作用有一段減速下落過程,若空氣阻力與速度的平方成正比,這一過程的收尾速度為14m/s.已知返回艙的質(zhì)量為8t,則當(dāng)返回艙速度為42m/s時(shí)的加速度為多大?(g取10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

2003年10月15日,隨著“神州五號(hào)”載人飛船的發(fā)射升空,設(shè)飛船在離地面高度為h,在一圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),地球半徑R,地球表面重力加速度為g.
求:(1)飛船在軌道上運(yùn)行的速度大?
(2)飛船運(yùn)行的周期?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

2003年10月15日我國成功發(fā)射了“神舟五號(hào)”飛船,總質(zhì)量為7790公斤,它在太空飛行14圈、歷時(shí)21小時(shí)斤,成功返回:2005年10月12日又成功發(fā)射了“神舟六號(hào)”,總質(zhì)量為8噸多,它在太空飛行77圈、歷時(shí)115小時(shí)33分后,成功返回.假定兩飛船的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩飛船的運(yùn)行周期近似相等.比較兩飛船的飛行情況可知( 。
A、兩者運(yùn)行時(shí)的角速度相等B、兩者運(yùn)行的離地面的高度相等C、兩者運(yùn)行時(shí)的向心加速度大小相等D、兩者運(yùn)行時(shí)受到的萬行引力大小相等

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

我國于2003年10月15日成功發(fā)射并回收了“神舟”五號(hào)載入飛船,已知“神舟”五號(hào)繞地球飛行了14圈共歷時(shí)約21小時(shí),試計(jì)算飛船飛行軌道離地面的平均高度.取地球半徑R=6400km,g=10m/s2.設(shè)飛船飛行14圈都做相同的圓軌道運(yùn)行.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案