题目内容
【题目】一空间探测器从某一星球表面垂直升空,假设探测器的质量恒为
,发动机的推进力为恒力,探测器升空过程中发动机突然关闭,如图所示的图线表示速度随时间的变化情况.
(1)升空后
、
、
,探测器做什么运动?
(2)求探测器在该行星表面达到的最大高度;
(3)计算该行星表面的重力加速度;
(4)假设行星表面没有空气,计算发动机的推进力;
(5)题中对图线做了哪些理想化处理?真实情况下的图线应该是什么样子?
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【答案】(1)
竖直方向上做初速度为零的匀加速运动,
末的速度
,
继续向上做匀减速运动,
升到最高点,
竖直向下做匀加速直线运动,
末的速度大小是
,此时回到原升空点 (2)
(3)
(4)
(5)质量减小,
加速度逐渐增加,
加速度不变
【解析】
(1)由图像可知,
竖直方向上做初速度为零的匀加速运动,
末的速度
,
继续向上做匀减速运动,
升到最高点,
竖直向下做匀加速直线运动,
末的速度大小是
,此时回到原升空点。
(2)v-t图像的面积表示位移,从图中可以看出,24s时,位移最大,此时位移为
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(3)9s后关闭发动机,则
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(4)对0~9s的过程中运用牛顿第二定律,有
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解得![]()
(5)由于探测器在制动阶段,消耗燃料,质量在不断减小,所以在
加速度逐渐增加,而
加速度不变。
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