题目内容
某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,求:
(1)t时刻飞行器的速率;
(2)整个过程中飞行器离地的最大高度.
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答案: (1)gt (2)![]()
解析: (1)起飞时,飞行器受推力和重力作用,两力的合力与水平方向成30°斜向上,设推力为F、合力为F合,如图所示.在△OFF合中,由几何关系得F合=mg
由牛顿第二定律得飞行器的加速度为 a1=
=g
则t时刻的速率v=a1t=gt.
(2)推力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°斜向下,推力F′跟合力F′合垂直,如图所示.
此时合力大小F′合=mgsin 30°
飞行器的加速度大小为a2=
=
到最高点的时间为:t′=
=
=2t
飞行的总位移为x=
a1t2+
a2t′2 =
gt2+gt2=
gt2
飞行器离地的最大高度为hm=x·sin 30°=
.
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