题目内容

3.有一宇宙飞船,它的正面面积S=0.98m2,以v=2×103m/s的速度飞入一宇宙微粒尘区,此尘区每立方米空间有一个微粒,微粒的平均质量m=2×10-7kg,要使飞船速度保持不变,飞船的牵引力应增加多少?(设微粒与飞船外壳碰撞后附于飞船上).

分析 选在时间△t内与飞船碰撞的微粒为研究对象,表示出其质量,再根据动量定理即可求解.

解答 解:选在时间△t内与飞船碰撞的微粒为研究对象,其质量应等于底面积为S,高为v△t的圆柱体内微粒的质量.
即 M=mSv△t,初动量为0,末动量为mv.
设飞船对微粒的作用力为F,由动量定理得:F•△t=Mv-0
则 F=$\frac{Mv}{△t}$=$\frac{mSv△t•v}{△t}$=mSv2
根据牛顿第三定律可知,微粒对飞船的撞击力大小也等于mSv2,则飞船要保持原速度匀速飞行牵引力应增加F′=F=mSv2
代入数据得:F′=2×10-4×10-3×0.98×(2×1032N=0.78N
答:飞船的牵引力应增加0.78N

点评 本题主要考查了动量定理及根据牛顿第三定律的直接应用,关键要会选择研究对象,运用动量定理列式.

练习册系列答案
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11.如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是  否等于增加的动能.
请指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,将其选项对应的字母填写在下面的空行内,并说明其原因.B、应该接到电源的交流输出端;D,应该先接通电源,待打点稳定后再释放纸带;C,因为根据测量原理,重锤的动能和势能中都包含了质量m,可以约去.
(2)在上述实验中,设质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图2所示,相邻计数点的时间间隔为0.02s,长度单位:cm,当地的重力加速度g=9.80m/s2.那么:从起点O到打下计数点B的过程中,重力势能的减小量为△EP=0.47J,物体动能的增加量△E K=0.46J.(均取两位有效数字)

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