题目内容

12.一艘宇宙飞船的总质量为M0,装有发动机推力显示仪、速度显示仪以及计时器.在外太空航行时遇到一个“漂浮”的小天体块,其体积大小和飞船差不多.宇航员决定采用动力学的方法估测它的质量.首先让飞船的船头慢慢和天体块“对接”,然后开动飞船发动机推动天体块一起匀加速直线运动(原理示意如图),从推力显示仪上读出此时飞船的推力恒为F,接下来,宇航员还需记录哪些数据才可以测出该天体块的质量?请用字母符号表示这些数据,求出小天体块的质量M的表达式.

分析 可以采取测量在时间t内两者的速度变化量,求的加速度,根据牛顿第二定律求的质量

解答 解:应记录的数据有:t1时刻、t1时刻的速度v1、t2时刻、t2时刻的速度v2
加速度为:a=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$
对整体由牛顿第二定律可得
F=(M+M0)a
M=$\frac{F({t}_{2}-{t}_{1})}{{v}_{2}-{v}_{1}}$-M0
答:出小天体块的质量M的表达式$\frac{F({t}_{2}-{t}_{1})}{{v}_{2}-{v}_{1}}-{M}_{0}$

点评 本题主要考查了牛顿第二定律和运动学公式,加速度是中间桥梁,属于开放向题目

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