题目内容

10.小明课外研究性小组自制一枚火箭,火箭从地面发射后,始终在垂直于地面的方向上运动,火箭点火后可认为做匀加速直线运动,经过4s到达离地面40m高处时燃料恰好用完,若不计空气阻力,取g=10m/s2,求:火箭离地面的最大高度和从发射到残骸落回地面过程的总时间.

分析 根据平均速度推论求出4s末的速度,结合速度位移公式求出继续上升的高度,从而得出火箭离地最大高度.
根据速度时间公式求出燃料用完时上升到最高点的时间,根据位移时间公式求出下降的时间,从而得出总时间.

解答 解:设燃料烧完时火箭的速度为v,根据h1=$\frac{1}{2}$vt1得:v=$\frac{2{h}_{1}}{{t}_{1}}=\frac{2×40}{4}m/s$=20m/s,
火箭继续上升的高度为:${h}_{2}=\frac{{v}^{2}}{2g}=\frac{400}{20}m=20m$,
则最大高度为:hm=h1+h2=40+20m=60m.
燃料烧完后继续上升的时间为:t2=$\frac{v}{g}=\frac{20}{10}s=2s$,
下降的时间为:${t}_{3}=\sqrt{\frac{2{h}_{m}}{g}}=\sqrt{\frac{2×60}{10}}s=2\sqrt{3}s$,
则运动的总时间为:t=t1+t2+t3=(6+2$\sqrt{3}$)s=9.46s.
答:火箭离地面的最大高度为60m,从发射到残骸落回地面过程的总时间为9.46s.

点评 解决本题的关键理清火箭在整个过程中的运动规律,结合运动学公式分段求解,对于燃料烧完后的过程,也可以全过程研究求解运动的时间.

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