“神舟十一號”載人飛船的返回艙在距地面某一高度時，啟動減速降落傘裝置開始做減速運動。當返回艙的速度大約減小至v=10m/s時，繼續(xù)勻速（近似）地下降。當以這個速度一直降落到距離地面h=1.1m時，立刻啟動返回艙的緩沖發(fā)動機并向下噴氣，艙體再次做減速運動，經(jīng)歷時間t=0.20s后，以某一安全的速度落至地面。
（1）若最后的減速過程可視為豎直方向的勻減速直線運動，取重力加速度g=10m/s2。求：
a.這一過程中返回艙加速度的方向和加速度的大小a；
b.這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力的大小F。
（2）事實上，空氣阻力不僅跟物體相對于空氣的速度有關，還跟物體的橫截面積有關。實驗發(fā)現(xiàn)：在一定條件下，降落傘在下落過程中受到的空氣阻力f與傘的橫截面積S成正比，與其下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k為比例系數(shù)）。重力加速度為g。
a.定性描述返回艙在打開降落傘以后至啟動緩沖發(fā)動機之前，其速度和加速度的變化情況；
b.通過計算分析說明：為了減小返回艙做勻速（近似）下降階段時的速度，可以通過改變哪些設計（量）來實現(xiàn)？（提出一種可行的方案即可）
【考點】牛頓第二定律求解多過程問題．
【答案】（1）a．這一過程中返回艙加速度的方向豎直向上，加速度的大小a為45m/s2；
b．這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力的大小F為3.3×103N。
（2）a、打開減速傘后，返回艙先向下做加速度減小的減速運動，后做勻速直線運動。
b、在環(huán)境和設備質(zhì)量一定的情況下，通過增大降落傘的橫截面積S，可以實現(xiàn)減小返回艙做勻速直線運動時的速度。
b．這一過程中返回艙對質(zhì)量m=60kg的航天員的作用力的大小F為3.3×103N。
（2）a、打開減速傘后，返回艙先向下做加速度減小的減速運動，后做勻速直線運動。
b、在環(huán)境和設備質(zhì)量一定的情況下，通過增大降落傘的橫截面積S，可以實現(xiàn)減小返回艙做勻速直線運動時的速度。
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：111引用：3難度：0.6
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