(2009?江蘇)航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器,其質(zhì)量m=2㎏,動力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28N.試飛時,飛行器從地面由靜止開始豎直上升.設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變,g取10m/s2
(1)第一次試飛,飛行器飛行t1=8s 時到達(dá)高度H=64m.求飛行器所阻力f的大。
(2)第二次試飛,飛行器飛行t2=6s 時遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去升力.求飛行器能達(dá)到的最大寬度h;
(3)為了使飛行器不致墜落到地面,求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3
分析:(1)第一次試飛時,飛行器從地面由靜止開始豎直上升做勻加速直線運動,根據(jù)位移時間公式可求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律就可以求出阻力f的大。
(2)失去升力飛行器受重力和阻力作用做勻減速直線運動,當(dāng)速度減為0時,高度最高,等于失去升力前的位移加上失去升力后的位移之和;
(3)求飛行器從開始下落時做勻加速直線運動,恢復(fù)升力后做勻減速直線運動,為了使飛行器不致墜落到地面,到達(dá)地面時速度恰好為0,根據(jù)牛頓第二定律以及運動學(xué)基本公式即可求得飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3
解答:解:(1)第一次飛行中,設(shè)加速度為a1
勻加速運動H=
1
2
a1
t
2
1

由牛頓第二定律F-mg-f=ma1
解得f=4N
(2)第二次飛行中,設(shè)失去升力時的速度為v1,上升的高度為s1
勻加速運動s1=
1
2
a1
t
2
2

設(shè)失去升力后的加速度為a2,上升的高度為s2
由牛頓第二定律mg+f=ma2v1=a1t2 s2=
v
2
1
2a2

解得h=s1+s2=42m
(3)設(shè)失去升力下降階段加速度為a3;恢復(fù)升力后加速度為a4,恢復(fù)升力時速度為v3
由牛頓第二定律 mg-f=ma3
F+f-mg=ma4
v
2
3
2a3
+
v
2
3
2a4
=h

V3=a3t3
解得t3=
3
2
2
s(或2.1s)
答:(1)飛行器所阻力f的大小為4N;
(2)第二次試飛,飛行器飛行t2=6s 時遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去升力,飛行器能達(dá)到的最大高度h為42m;
(3)為了使飛行器不致墜落到地面,飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間為
3
2
2
s.
點評:本題的關(guān)鍵是對飛行器的受力分析以及運動情況的分析,結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)基本公式求解,本題難度適中.
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(1)請指出該同學(xué)實驗中的錯誤之處:
①光電門傳感器未放在標(biāo)尺盤最低端的D點 ②擺錘釋放器未置于A點
①光電門傳感器未放在標(biāo)尺盤最低端的D點 ②擺錘釋放器未置于A點

(2)圖中計算機(jī)記錄的數(shù)據(jù)與真實值相比將
偏小
偏小
(填“偏大”、“偏小”或“仍準(zhǔn)確”)

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