2003年11月16日，在太空遨游94圈的“神舟”五號載人飛船返回艙按預(yù)定計劃，載著植物種子等各種實驗品，安全降落在內(nèi)蒙古中部草原．“神舟”五號載人飛船在返回時先要進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，飛船的返回艙與留軌艙分離，返回艙以近8 km/s的速度進(jìn)入大氣層，當(dāng)返回艙距離地面30 km時，返回艙上的回收發(fā)動機(jī)啟動，相繼完成拉出天線，拋出底蓋等動作．在飛船返回艙距離地面20 km以下的高度后，速度減為200 m/s而勻速下降，此段過程中返回艙所受的空氣阻力為，式中ρ為大氣密度，v是返回艙的運(yùn)動速度，S為與形狀有關(guān)的阻力面積．當(dāng)返回艙距地面高度為10 km時，打開面積是1 200 m2的降落傘，直到速度達(dá)到8.0 m/s后勻速下落．為實現(xiàn)軟著陸(即著陸時返回艙的速度為0)，當(dāng)返回艙離地面1.2 m時反沖發(fā)動機(jī)點火，使返回艙落地速度減為零，返回艙此時的質(zhì)量為2.7×103 kg，g＝10 m/s2．

思考：

(1)用字母表示出返回艙在速度為200 m/s時的質(zhì)量；

(2)分析打開降落傘到反沖發(fā)動機(jī)點火前，返回艙的加速度和速度的變化情況；

(3)求反沖發(fā)動機(jī)的平均反沖力的大�。�

答案：
解析：

　　(1)當(dāng)回收艙在速度為200 m/s時，受到的重力和阻力平衡而勻速下降，根據(jù)平衡條件有：mg＝；又＝ρv2S，又以上兩式可以解得：m＝;

　　(2)在打開降落傘后，返回艙的加速度先增大后減小，加速度方向向上．返回艙的速度不斷減小，直到速度減小到8.0 m/s后而勻速下降;

　　(3)反沖發(fā)動機(jī)工作以后，使回收艙的速度由8.0 m/s減小為零，回收艙受重力和反沖力作用做勻減速運(yùn)動，運(yùn)動位移為h＝1.2 m．

　　由牛頓第二定律有：F－mg＝ma；由運(yùn)動學(xué)公式得：v2＝2ah

　　所以可以求得：F＝mg＋＝(2.7×103×10＋)N＝9.9×104 N．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月16日北京時間6時34分，中國首位航天員楊利偉乘坐“神舟”五號飛船在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸，中國首次載人航天飛行任務(wù)獲得圓滿成功．中國由此成為世界上繼俄、美之后第三個有能力將航天員送上太空的國家．據(jù)報道，中國首位航天員楊利偉乘坐的“神舟”五號載人飛船，于北京時間十月十五日九時，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號F”型運(yùn)載火箭發(fā)射升空．此后，飛船按照預(yù)定軌道環(huán)繞地球十四圈，在太空飛行約二十一小時，若其運(yùn)動可近似認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動，飛船距地面高度約為340千米，已知萬有引力常量為G=6.67×10-11牛?米2/千克2，地球半徑約為6400千米，且地球可視為均勻球體，則試根據(jù)以上條件估算地球的密度．（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月16日，《中國青年報》“神舟”特刊第二版以《24小時，分秒見證歷史輝煌》為標(biāo)題，詳細(xì)報道了“神舟”五號載人飛船成功發(fā)射和繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況.其中有以下信息：……9時10分，火箭把飛船送入預(yù)定軌道.……11時00分，“神舟”五號開始繞地球第二圈飛行，航天員由臥姿改為坐姿.……11時50分，“神舟”五號已進(jìn)入繞地球的第三圈飛行.……15時54分，飛船變軌程序啟動.15時57分，飛船變軌成功.……18時24分，“神舟”五號進(jìn)入第七圈飛行.……18時40分，楊利偉在太空展示中國國旗和聯(lián)合國國旗.19時55分，飛船進(jìn)入繞地球飛行第八圈.……

請從物理學(xué)的角度分析，在報道飛船飛行的時間時，哪一圈的運(yùn)行時間明顯有誤？為什么？（地球半徑R=6.37×106 m，g=9.8 m/s2）

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科目：高中物理 來源： 題型：

2003年11月16日，在太空遨游94圈的“神舟”五號載人飛船返回艙按預(yù)定計劃，載著植物種子等各種實驗品，安全降落在內(nèi)蒙古中部草原.“神舟”五號載人飛船在返回時先要進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，飛船的返回艙與留軌艙分離，返回艙以近8 km/s的速度進(jìn)入大氣層，當(dāng)返回艙距離地面30 km時，返回艙上的回收發(fā)動機(jī)啟動，相繼完成拉出天線，拋出底蓋等動作.在飛船返回艙距離地面20 km以下的高度后，速度減為200 m/s而勻速下降，此段過程中返回艙所受的空氣阻力為F′=ρv2S，式中ρ為大氣密度,v是返回艙的運(yùn)動速度,S為與形狀有關(guān)的阻力面積.當(dāng)返回艙距地面高度為10 km時，打開面積是1 200 m2的降落傘，直到速度達(dá)到8.0 m/s后勻速下落.為實現(xiàn)軟著陸（即著陸時返回艙的速度為0），當(dāng)返回艙離地面1.2 m時反沖發(fā)動機(jī)點火，使返回艙落地速度減為零，返回艙此時的質(zhì)量為2.7×103 kg，g=10 m/s2.

思考：

(1)用字母表示出返回艙在速度為200 m/s時的質(zhì)量；

(2)分析打開降落傘到反沖發(fā)動機(jī)點火前，返回艙的加速度和速度的變化情況；

(3)求反沖發(fā)動機(jī)的平均反沖力的大小.

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科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月16日，我國成功地發(fā)射了載人航天宇宙飛船，航天英雄楊利偉乘坐的返回艙經(jīng)21 h，圍繞地球運(yùn)行14周，在太空中進(jìn)行了大量的科學(xué)試驗,拍攝、記錄了大量的資料，成功地返回了地面.假設(shè)返回艙在太空運(yùn)動是圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，試求運(yùn)行高度和運(yùn)行速度（已知萬有引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，地球質(zhì)量M=5.98×1024 kg，地球半徑R=6 400 km）.

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