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北京2005年10月12日电 神舟再度飞天，中华续写辉煌．北京时间10月12日9时9分52秒，我国自主研制的神舟六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道．神舟六号载人飞船的飞行，是我国第二次进行载人航天飞行，也是我国第一次将两名航天员（费俊龙、聂海胜）同时送上太空．则：
（1）当返回舱降到距地面30km时，回收着陆系统启动工作，相继完成拉出天线、抛掉底盖等一系列动作．当返回舱距地面20km时，速度减为200m/s而匀速下落，此阶段重力加速度为g'（且近似认为不变），所受空气的阻力为f=
1
2
ρv2S，其中ρ为大气的密度．v是返回舱的运动速度，S为阻力作用的面积．试写出返回舱在速度为v时的质量表达式
（2）当返回舱降到距地面10km时，打开面积为1200㎡的降落伞，直到速度降到8.0m/s后又匀速下降．为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，返回舱此时的质量为2.7×103㎏，取g=10m/s2（反冲发动机点火后，空气的阻力不计，可认为返回舱做匀减速直线运动）．求平均反冲推力的大小和反冲发动机对返回舱做的功．

（1）返回舱以200m/s的速度匀速下降时受力平衡，即有
mg′=
1
2
ρv2S，所以m=
ρv2S
2g′

（2）设反冲发动机点火后返回舱所受平均推力大小为F，
则由运动学公式得v2=2ah；
因不计空气的阻力，则有
   F-mg=ma，
代入解得  F=m(g+
v2
2h
)=9.9×104N．
设反冲发动机对返回舱做的功为WF，由动能定理得
   mgh+WF=0-
1
2
mv2
解得WF=-1.2×105J．
答：（1）返回舱在速度为v时的质量表达式以m=
ρv2S
2g′
；
    （2）平均反冲推力的大小是9.9×104N．反冲发动机对返回舱做的功WF=-1.2×105J．
练习册系列答案
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我国发射的“神州”六号飞船于2005年10月12日上午9：00在酒泉载人航天发射场发射升空，经变轨后飞船在距地面一定高度的圆轨道上飞行．在太空飞行约115小时30分，环绕地球77圈，在完成预定空间科学和技术实验任务后于北京时间10月17日在内蒙古中部地区准确着陆．
（1）根据以上数据估算飞船的运行周期和轨道距离地面的高度．（地球半径为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）当返回舱降落距地球10km时，回收着陆系统启动，弹出伞舱盖，连续完成拉出引导伞、减速伞和主伞动作，主伞展开面积足有1200m2，由于空气阻力作用有一段减速下落过程，若空气阻力与速度平方成正比，即f=kv2，并已知返回舱的质量为m0=8.0×103kg，这一过程最终匀速时的收尾速度为v1=14m/s，则当返回舱速度为v2=42m/s时的加速度为多大？
（3）当返回舱在距地面1m时，点燃反推火箭发动机，最后以不大于v3=4.0m/s的速度实现软着陆，这一过程中反推火箭产生的反推力至少等于多少？（设反推火箭发动机点火后，空气阻力不计，可以认为返回舱做匀减速直线运动）
北京2005年10月12日电 神舟再度飞天，中华续写辉煌．北京时间10月12日9时9分52秒，我国自主研制的神舟六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道．神舟六号载人飞船的飞行，是我国第二次进行载人航天飞行，也是我国第一次将两名航天员（费俊龙、聂海胜）同时送上太空．则：
（1）当返回舱降到距地面30km时，回收着陆系统启动工作，相继完成拉出天线、抛掉底盖等一系列动作．当返回舱距地面20km时，速度减为200m/s而匀速下落，此阶段重力加速度为g'（且近似认为不变），所受空气的阻力为f=
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ρv2S，其中ρ为大气的密度．v是返回舱的运动速度，S为阻力作用的面积．试写出返回舱在速度为v时的质量表达式
（2）当返回舱降到距地面10km时，打开面积为1200㎡的降落伞，直到速度降到8.0m/s后又匀速下降．为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，返回舱此时的质量为2.7×103㎏，取g=10m/s2（反冲发动机点火后，空气的阻力不计，可认为返回舱做匀减速直线运动）．求平均反冲推力的大小和反冲发动机对返回舱做的功．
北京2005年10月12日电 神舟再度飞天，中华续写辉煌．北京时间10月12日9时9分52秒，我国自主研制的神舟六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道．神舟六号载人飞船的飞行，是我国第二次进行载人航天飞行，也是我国第一次将两名航天员（费俊龙、聂海胜）同时送上太空．则：
（1）当返回舱降到距地面30km时，回收着陆系统启动工作，相继完成拉出天线、抛掉底盖等一系列动作．当返回舱距地面20km时，速度减为200m/s而匀速下落，此阶段重力加速度为g'（且近似认为不变），所受空气的阻力为，其中ρ为大气的密度．v是返回舱的运动速度，S为阻力作用的面积．试写出返回舱在速度为v时的质量表达式
（2）当返回舱降到距地面10km时，打开面积为1200㎡的降落伞，直到速度降到8.0m/s后又匀速下降．为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，返回舱此时的质量为2.7×103㎏，取g=10m/s2（反冲发动机点火后，空气的阻力不计，可认为返回舱做匀减速直线运动）．求平均反冲推力的大小和反冲发动机对返回舱做的功．
北京2005年10月12日电 神舟再度飞天，中华续写辉煌．北京时间10月12日9时9分52秒，我国自主研制的神舟六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道．神舟六号载人飞船的飞行，是我国第二次进行载人航天飞行，也是我国第一次将两名航天员（费俊龙、聂海胜）同时送上太空．则：
（1）当返回舱降到距地面30km时，回收着陆系统启动工作，相继完成拉出天线、抛掉底盖等一系列动作．当返回舱距地面20km时，速度减为200m/s而匀速下落，此阶段重力加速度为g'（且近似认为不变），所受空气的阻力为，其中ρ为大气的密度．v是返回舱的运动速度，S为阻力作用的面积．试写出返回舱在速度为v时的质量表达式
（2）当返回舱降到距地面10km时，打开面积为1200㎡的降落伞，直到速度降到8.0m/s后又匀速下降．为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，返回舱此时的质量为2.7×103㎏，取g=10m/s2（反冲发动机点火后，空气的阻力不计，可认为返回舱做匀减速直线运动）．求平均反冲推力的大小和反冲发动机对返回舱做的功．

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