Question

（2005?煙臺(tái)模擬）我國(guó)“神舟”五號(hào)飛船于2003年10月15日在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)由長(zhǎng)征一2F運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，若長(zhǎng)征一2F運(yùn)載火箭和飛船起飛時(shí)的總質(zhì)量為l.0×10⁵kg，火箭起飛推力3.0×10⁶N，運(yùn)載火箭發(fā)射塔高160m（g取10m/s ²）．求：
（l）假如運(yùn)載火箭起飛時(shí)推動(dòng)力不變，忽略空氣阻力和火箭質(zhì)量的變化，運(yùn)載火箭經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間飛離發(fā)射塔？
（2）這段時(shí)間內(nèi)飛船中質(zhì)量為65kg的宇航員對(duì)坐椅的壓力多大？

Answer 1

分析：1、以運(yùn)載火箭和飛船整體為研究對(duì)象，它們所受的合力F_合=F-G，根據(jù)牛頓第二定律a=

F合

M

，解得起飛時(shí)的加速度a=

F-Mg

M

．根據(jù)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)的位移公式，可求得運(yùn)載火箭飛離發(fā)射塔的時(shí)間t=

2S a

．
2、以宇航員為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得F_1合=N-mg=ma，所以N=mg+ma，代入數(shù)據(jù)解得N．

解答：解：（l）以運(yùn)載火箭和飛船整體為研究對(duì)象，它們所受的合力
F_合=F-G
根據(jù)牛頓第二定律a=

F合

M

起飛時(shí)的加速度a=

F-Mg

M

=

3.0×106-1.0×105×10

1.0×105

m/s2=20m/s2
運(yùn)載火箭飛離發(fā)射塔的時(shí)間t=

2S a

=

2×160 20

s=4.0s
（2）以宇航員為研究對(duì)象，設(shè)宇航員質(zhì)量為m、這段時(shí)間內(nèi)受坐椅的支持力為N，所受合力為F_1合
F_1合=N-mg 
由牛頓第二定律得　　　
F_1合=N-mg=ma
N=mg+ma
=65×（l0+20）（N）=1.95×l0³N  
根據(jù)牛頓第三定律，坐椅受到的壓力為1.95×10³N．
答：（l）假如運(yùn)載火箭起飛時(shí)推動(dòng)力不變，忽略空氣阻力和火箭質(zhì)量的變化，運(yùn)載火箭經(jīng)4s飛離發(fā)射塔．
（2）這段時(shí)間內(nèi)飛船中質(zhì)量為65kg的宇航員對(duì)坐椅的壓力為1.95×10³N．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，或者根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求解力，這是動(dòng)力學(xué)的典型的兩類問(wèn)題．本題屬于第一類問(wèn)題．難度不大，屬于中檔題．