Question

10．在戰(zhàn)爭(zhēng)中，常由軍事偵察衛(wèi)星把敵方飛機(jī)的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)情況發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈平臺(tái)，再由數(shù)據(jù)鏈平臺(tái)呼喚并轉(zhuǎn)發(fā)到某單兵系統(tǒng)，士兵可用肩扛式導(dǎo)彈在接通信息后發(fā)射將其擊毀．一次某士兵從一座高山的山頂發(fā)射質(zhì)量為m的導(dǎo)彈，導(dǎo)彈上的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生恒定的推力，且可通過(guò)改變噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的噴氣質(zhì)量和方向改變發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小和方向，導(dǎo)彈起飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力大小為為2mg，導(dǎo)彈沿水平方向勻加速直線飛行．經(jīng)過(guò)20s后，電腦自動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的推力方向瞬時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，發(fā)動(dòng)機(jī)推力大小保持不變，導(dǎo)彈恰擊中在離發(fā)射點(diǎn)高h(yuǎn)=2000m上空飛行的直升機(jī)（不計(jì)空氣阻力和噴氣過(guò)程中導(dǎo)彈質(zhì)量的變化，取g=10m/s²．）求：
（1）開(kāi)始時(shí)導(dǎo)彈受到的推力，與水平方向的夾角的大�。�
（2）飛機(jī)被導(dǎo)彈擊中點(diǎn)與導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)的水平距離是多少？

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)彈沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，合力方向水平向前，受重力和推力，根據(jù)平行四邊形定則確定推力的方向；
（2）導(dǎo)彈先勻加速，后做類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)，列出水平分位移和豎直分位移表達(dá)式，然后聯(lián)立求解．

解答 解：（1）導(dǎo)彈勻加速前進(jìn)時(shí)，合力向前，受重力和推力，如圖

故推力與水平方向成30°角；
（2）由幾何知識(shí)可知，導(dǎo)彈所受的合力F₁=$\sqrt{3}$mg
加速度大小為a₁=$\frac{{F}_{1}}{m}$=$\sqrt{3}$g
經(jīng)過(guò)20s后導(dǎo)彈速率為：v₁=a₁t=346m/s
推力方向瞬時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，發(fā)動(dòng)機(jī)推力大小仍然為2mg，推力方向豎直向上，故：2mg-mg=ma₂
解得a₂=g，導(dǎo)彈做類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)；
前20s的位移為x₁=$\frac{1}{2}$a₁t²=3460m
20s后的位移x₂=v₁t₂
又H=$\frac{1}{2}$${a}_{2}{{t}_{2}}^{2}$
可得：x₂=6920m
則導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)到擊中點(diǎn)的水平距離L=x₁+x₂=10380m
答：（1）開(kāi)始時(shí)導(dǎo)彈受到的推力F與水平方向的夾角的大小為30°；
（2）飛機(jī)被導(dǎo)彈擊中點(diǎn)與導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)的水平距離是10380m．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，分勻加速直線運(yùn)動(dòng)和類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)兩段分析，不難．