题目内容
17.航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2㎏,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2.(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s 时到达高度H=64m.求飞行器所阻力f的大小.
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力.求飞行器能达到的最大宽度h.
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.
分析 (1)第一次试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升做匀加速直线运动,根据位移时间公式可求出加速度,再根据牛顿第二定律就可以求出阻力f的大小;
(2)失去升力飞行器受重力和阻力作用做匀减速直线运动,当速度减为0时,最大高度等于失去升力前的位移与失去升力后的位移之和;
(3)求飞行器从开始下落时做匀加速直线运动,恢复升力后做匀减速直线运动,为了使飞行器不致坠落到地面,到达地面时速度恰好为0,根据牛顿第二定律以及运动学基本公式即可求得飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间.
解答 解:(1)第一次飞行中,设加速度为a1,因飞行器做匀加速运动,则有:
H=$\frac{1}{2}$a1t2,解得:a1=$\frac{2H}{{t}^{2}}$=$\frac{2×64}{{8}^{2}}$═2m/s2;
由牛顿第二定律有:F-mg-f=ma1
解得:f=F-mg-ma1=28-2×10-2×2=4N;
(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为h1
匀加速运动过程,有:h1=$\frac{1}{2}$a1t22=$\frac{1}{2}$×2×62=36m;
v1=a1t2=2×6m/s=12m/s
设失去升力后的速度为a2,上升的高度为h2
由牛顿第二定律有:mg+f=ma2
得:a2=g+$\frac{f}{m}$=10+$\frac{4}{2}$=12m/s2;
上升的高度为:h2=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2{a}_{2}}$=$\frac{1{2}^{2}}{2×12}$=6m,
解得:h=h1+h2=42m;
(3)设失去升力下降阶段加速度为a3;
由牛顿第二定律有:mg-f=ma3,解得:a3=g-$\frac{f}{m}$=10-$\frac{4}{2}$=8m/s2;
恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3,则有:
F-mg+f=ma4,得:a4=$\frac{F+f}{m}$-g=$\frac{28+4}{2}$-10=6m/s2;
且$\frac{{v}_{3}^{2}}{2{a}_{3}}$+$\frac{{v}_{3}^{2}}{2{a}_{4}}$=h,v3=a3t3,解得:t3≈2.1s
答:(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m,飞行器所受阻力阻力Ff的大小为4N.
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时摇控器出现故障,飞行器立即失去升力,飞行器能达到的最大高度h为42m.
(3)为了使飞行器不坠落地面,飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3为2.1s.
点评 本题的关键是对飞行器的受力分析以及运动情况的分析,结合牛顿第二定律和运动学基本公式求解,本题难度适中.
| A. | W>0,△E>0 | B. | W>0,△E<0 | C. | W<0,△E>0 | D. | W<0,△E<0 |
| A. | 电子从O点右边返回边界上方 | |
| B. | 电子从O点左边返回边界上方 | |
| C. | 当只增加射入速度V大小,则电子在磁场中运动的路程一定改变 | |
| D. | 当只增加射入速度V大小,则电子在磁场中运动的时间一定改变 |
| A. | 物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W-$\frac{3}{2}$μmga | |
| B. | 物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W-$\frac{1}{2}$μmga | |
| C. | 经O点时,物块的动能小于W-μmga | |
| D. | 物块动能最大时,弹簧的弹性势能为零 |
| A. | “轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍 | |
| B. | “轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的$\sqrt{5}$倍 | |
| C. | 站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动 | |
| D. | “轨道康复者”可在高轨道上加速,以实现对低轨道上卫星的拯救 |
| A. | 滑回原处的速率小于初速度大小v0 | |
| B. | 上滑所用时间等于下滑所用时间 | |
| C. | 上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量大小相等 | |
| D. | 上滑过程通过某位置的加速度大小等于下滑过程中通过该位置的加速度大小 |
| A. | 两点的场强等大、反向 | B. | P点电场更强 | ||
| C. | 两点电势一样高 | D. | Q点的电势较低 |
| A. | 物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 | |
| B. | 汽车受到外力时惯性消失 | |
| C. | 汽车速度越大越难刹车,表明速度越大惯性越大 | |
| D. | 羽毛很容易被吹起,是因为羽毛惯性小 |