题目内容
10.2010年12月25日,印度一枚搭载GSAT-5P卫星的GSLV-P06运载火箭在发射升空约两分钟后,突然偏离轨道,几分钟后,火箭在空中猛烈爆炸,卫星也随之成为碎片,落入印度东部的孟加拉湾,现将上述过程简化为以下模型:火箭在地面上由静止出发竖直向上做匀加速直线运动,加速度的大小约为5m/s2,2分钟后,火箭失去动力,设整个过程中火箭的质量保持不变,空气阻力不计,g取10m/s2,求:
(1)失去动力时火箭的速度多大?
(2)火箭上升的最大高度是多少?
(3)火箭从发射起经多长时间落回地面?
分析 (1)根据速度时间公式求出失去动力时火箭的速度.
(2)根据位移时间公式求出匀加速运动的位移,结合速度位移公式向上匀减速直线运动的位移,从而得出火箭上升的最大高度.
(3)根据最大高度求出返回做自由落体运动的时间,结合匀加速和匀减速运动的时间,得出总时间.
解答 解:(1)失去动力前火箭做初速度为零的匀加速直线运动,
v=at=5×120m/s=600m/s
(2)火箭在失去动力前上升的高度为:
${h}_{1}=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×5×12{0}^{2}m$=3.6×104m,
失去动力后,火箭竖直向上做匀减速运动,加速度为a′=-g=-10m/s2,
上升的高度为${h}_{2}=\frac{0-{v}^{2}}{2a′}=\frac{0-60{0}^{2}}{2×(-10)}m$=1.8×104m,
所以火箭上升的最大高度为H=${h}_{1}+{h}_{2}=3.6×1{0}^{4}+1.8×1{0}^{4}$m=5.4×104m
(3)失去动力前所用时间t1=120s,
失去动力后上升到最高点所用时间${t}_{2}=\frac{0-v}{a′}=\frac{0-600}{-10}s=60s$,
火箭从最高点落回地面的过程做自由落体运动,故有:
H=$\frac{1}{2}g{{t}_{3}}^{2}$得:${t}_{3}=\sqrt{\frac{2H}{g}}=\sqrt{\frac{2×5.4×1{0}^{4}}{10}}s=60\sqrt{3}≈$=103.92 s
所以火箭从发射到落回地面共历时:
t=${t}_{1}+{t}_{2}+{t}_{3}=180s+60\sqrt{3}$s=283.92s
答:(1)失去动力时火箭的速度600m/s
(2)火箭上升的最大高度是5.4×104m
(3)火箭从发射起经103.92s时间落回地面.
点评 解决本题的关键理清火箭在整个过程中的运动规律,结合速度时间公式、位移时间公式、速度位移公式灵活求解,难度不大.
| A. | C点电势为3V | |
| B. | C点电势为0V | |
| C. | 该匀强电场的电场强度大小为300V/m | |
| D. | 该匀强电场的电场强度大小为100$\sqrt{3}$V/m |
| A. | $\frac{F}{q}$ | B. | $\frac{F}{2q}$ | C. | $\frac{2F}{q}$ | D. | $\frac{F}{4q}$ |
| A. | 当物体所受合外力不变时,运动状态一定不变 | |
| B. | 当物体所受合外力为零时,速度一定不变 | |
| C. | 当物体速度为零时,所受合外力不一定为零 | |
| D. | 若物体的加速度均匀增加,则物体做匀加速直线运动 |
| A. | 物体运动状态发生变化时物体惯性也发生变化 | |
| B. | 质量相同的物体在月球和在地球上的惯性大小一样 | |
| C. | 惯性定律是一个实验定律,可用实验直接验证 | |
| D. | 惯性定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不可能用实验直接验证 |
| A. | 通过电动机的电流为1A | B. | 电源的输出功率是4W | ||
| C. | 电动机消耗的电功率为0.25W | D. | 电动机的输出功率为2W |
| A. | 一切矢量的合成都遵循平行四边形定则 | |
| B. | 以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线都是它们的合力 | |
| C. | 时间和速度都是标量 | |
| D. | 位移和路程都是矢量 |
①打点计时器应接入交流(填“直流”或“交流”)电源.在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离(单位:cm).该小车的加速度a=0.16m/s2.(结果保留两位有效数字)
②平衡摩擦力后,将5个相同的钩码都放在小车上,挂上钩码盘,然后每次从小车上取一个钩码添加到钩码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a与钩码盘中钩码总重力F的实验数据如下表:
| 钩码盘中钩码总重力F(N) | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 |
| 加速度a(m•s-2) | 0.69 | 1.18 | 1.66 | 2.18 | 2.70 |
根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点,主要原因是未计入砝码盘的重力.
③关于这个实验下列说法正确的是BD
A.这套装置可以用于验证牛顿第一定律
B.不可能使小车获得任意加速度
C.实验过程中每次添加钩码必须重新平衡摩擦力
D.实验过程应保证钩码和钩码盘的总质量远小于小车质量.