如圖所示，“神舟十二號”載人飛船的返回艙在距地面某一高度時，啟動減速降落傘裝置開始做減速運(yùn)動。當(dāng)返回艙的速度大約減小至v=10m/s時，繼續(xù)勻速（近似）下降。當(dāng)以這個速度一直降落到距離地面h=1.1m時，立刻啟動返回艙的緩沖發(fā)動機(jī)并向下噴氣，艙體再次做減速運(yùn)動，經(jīng)歷時間t=0.2s后，以某一安全的速度落至地面。
（1）若最后的減速過程可視為豎直方向的勻減速直線運(yùn)動，重力加速度g=10m/s2。求：
a.這一過程中返回艙加速度a的大小和方向；
b.這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力F的大小。
（2）事實上，空氣阻力不僅跟物體相對于空氣的速度有關(guān)，還跟物體的橫截面積有關(guān)。實驗發(fā)現(xiàn)：在一定條件下，降落傘在下落過程中受到的空氣阻力f與傘的橫截面積S成正比，與其下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k為一確定的比例系數(shù)）。假設(shè)返回艙質(zhì)量為M，重力加速度為g。
a.請在圖中定性畫出返回艙在打開降落傘以后至啟動緩沖發(fā)動機(jī)之前速度與時間的關(guān)系圖像；
b.為了保證安全可適當(dāng)減小返回艙做勻速（近似）下降階段時的速度，請根據(jù)以上信息推導(dǎo)返回艙做勻速（近似）下降階段時速度的表達(dá)式并分析說明可以通過改變哪些設(shè)計（量）來實現(xiàn)。（提出一種可行的方案即可）
【考點】牛頓第二定律求解多過程問題．
【答案】（1）a．這一過程中返回艙加速度的方向豎直向上，加速度的大小a為45m/s2；
b．這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力的大小F為3.3×103N。
（2）a、打開減速傘后，返回艙先向下做加速度減小的減速運(yùn)動，后做勻速直線運(yùn)動。
b、返回艙做勻速（近似）下降階段時速度v=，在環(huán)境和設(shè)備質(zhì)量一定的情況下，通過增大降落傘的橫截面積S，可以實現(xiàn)減小返回艙做勻速直線運(yùn)動時的速度。
b．這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力的大小F為3.3×103N。
（2）a、打開減速傘后，返回艙先向下做加速度減小的減速運(yùn)動，后做勻速直線運(yùn)動。
b、返回艙做勻速（近似）下降階段時速度v=
M
g
k
S
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：105引用：3難度：0.4
相似題
-
1．如圖所示，彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住物體m?，F(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體可以一直運(yùn)動到B點，如果物體受到的阻力恒定，則（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/12 14:0:1組卷：142引用：2難度：0.5 -
2．如圖所示，彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體可以一直運(yùn)動到B點。物體受到的摩擦力大小不變。則（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/5/27 14:0:0組卷：249引用：2難度：0.7
-
3．如圖，輕彈簧的下端與Q連接，上端與P連接．已知P，Q質(zhì)量相等，P靜止時彈簧壓縮量為x0，現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運(yùn)動，以x表示P離開靜止位置的位移，至Q恰好離開地面．下列表示F和x之間關(guān)系的圖像，可能正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/5/27 14:0:0組卷：142引用：3難度：0.6
相關(guān)試卷