2003年11月16日，在太空遨游94圈的“神舟”五號(hào)載人飛船返回艙按預(yù)定計(jì)劃，載著植物種子等各種實(shí)驗(yàn)品，安全降落在內(nèi)蒙古中部草原．“神舟”五號(hào)載人飛船在返回時(shí)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(shí)，返回艙上的回收發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，相繼完成拉出天線，拋出底蓋等動(dòng)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(guò)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(dòng)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(shí)，打開(kāi)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(shí)現(xiàn)軟著陸(即著陸時(shí)返回艙的速度為0)，當(dāng)返回艙離地面1.2 m時(shí)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，使返回艙落地速度減為零，返回艙此時(shí)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(shí)的質(zhì)量；

(2)分析打開(kāi)降落傘到反沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前，返回艙的加速度和速度的變化情況；

(3)求反沖發(fā)動(dòng)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(shí)，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(kāi)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(dòng)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(dòng)，運(yùn)動(dòng)位移為h＝1.2 m．

　　由牛頓第二定律有：F－mg＝ma；由運(yùn)動(dòng)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(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

2003年10月16日北京時(shí)間6時(shí)34分，中國(guó)首位航天員楊利偉乘坐“神舟”五號(hào)飛船在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸，中國(guó)首次載人航天飛行任務(wù)獲得圓滿成功．中國(guó)由此成為世界上繼俄、美之后第三個(gè)有能力將航天員送上太空的國(guó)家．據(jù)報(bào)道，中國(guó)首位航天員楊利偉乘坐的“神舟”五號(hào)載人飛船，于北京時(shí)間十月十五日九時(shí)，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征二號(hào)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(shí)，若其運(yùn)動(dòng)可近似認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船距地面高度約為340千米，已知萬(wàn)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(lái)源： 題型：

2003年10月16日，《中國(guó)青年報(bào)》“神舟”特刊第二版以《24小時(shí)，分秒見(jiàn)證歷史輝煌》為標(biāo)題，詳細(xì)報(bào)道了“神舟”五號(hào)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(shí)10分，火箭把飛船送入預(yù)定軌道.……11時(shí)00分，“神舟”五號(hào)開(kāi)始繞地球第二圈飛行，航天員由臥姿改為坐姿.……11時(shí)50分，“神舟”五號(hào)已進(jìn)入繞地球的第三圈飛行.……15時(shí)54分，飛船變軌程序啟動(dòng).15時(shí)57分，飛船變軌成功.……18時(shí)24分，“神舟”五號(hào)進(jìn)入第七圈飛行.……18時(shí)40分，楊利偉在太空展示中國(guó)國(guó)旗和聯(lián)合國(guó)國(guó)旗.19時(shí)55分，飛船進(jìn)入繞地球飛行第八圈.……

請(qǐng)從物理學(xué)的角度分析，在報(bào)道飛船飛行的時(shí)間時(shí)，哪一圈的運(yùn)行時(shí)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(lái)源： 題型：

2003年11月16日，在太空遨游94圈的“神舟”五號(hào)載人飛船返回艙按預(yù)定計(jì)劃，載著植物種子等各種實(shí)驗(yàn)品，安全降落在內(nèi)蒙古中部草原.“神舟”五號(hào)載人飛船在返回時(shí)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(shí)，返回艙上的回收發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，相繼完成拉出天線，拋出底蓋等動(dòng)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(guò)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(dòng)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(shí)，打開(kāi)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(shí)現(xiàn)軟著陸（即著陸時(shí)返回艙的速度為0），當(dāng)返回艙離地面1.2 m時(shí)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，使返回艙落地速度減為零，返回艙此時(shí)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(shí)的質(zhì)量；

(2)分析打開(kāi)降落傘到反沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前，返回艙的加速度和速度的變化情況；

(3)求反沖發(fā)動(dòng)機(jī)的平均反沖力的大小.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

2003年10月16日，我國(guó)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(yàn),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(dòng)是圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求運(yùn)行高度和運(yùn)行速度（已知萬(wàn)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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