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2.某科研單位設(shè)計了一個空間飛行器,飛行器從地面起飛時,發(fā)動機所提供的動力F方向與水平方向夾角α=60°且斜向右上方,從而使飛行器恰沿與水平方向成θ=30°角的直線斜向右上方勻加速飛行.若經(jīng)時間t后使動力方向沿逆時針方向轉(zhuǎn)過60°角,同時適當調(diào)節(jié)動力大小,從而使飛行器沿原方向勻減速飛行,假設(shè)飛行器所受空氣阻力不計.動力方向發(fā)生改變時瞬間完成,求:
(1)飛行器從地面起飛時動力F的大�。�
(2)飛行器起飛后經(jīng)時間t所獲得的速率;
(3)飛行器在整個飛行過程中離地面的最大高度.

分析 (1)起飛時,飛行器受推力和重力,兩力的合力與水平方向成30°角斜向上,根據(jù)幾何關(guān)系求出動力F;合力,由牛頓第二定律求出加速度,根據(jù)牛頓第二定律求解動力F;
(2)由牛頓第二定律求出加速度,由速度公式求解行器起飛后經(jīng)時間t所獲得的速率
(3)先求出推力方向逆時針旋轉(zhuǎn)60°后的加速度,再求出繼續(xù)上升的時間,根據(jù)勻變速直線運動位移時間公式求出兩段時間內(nèi)的總位移,再根據(jù)幾何關(guān)系求出最大高度.

解答 解:(1)起飛時,飛行器受推力和重力,兩力的合力與水平方向成30°角斜向上,如 下圖,
根據(jù)幾何關(guān)系得到:F=3mg°
(2)飛行器沿運動方向的合力為:F′=mg
由牛頓第二定律得飛行器的加速度為:a=Fm=g
由運動學公式得經(jīng)時間t所獲得的速率為:v=at=gt
(3)動力變向后,方向與運動方向垂直,故合力F″=Fcos60°=mg2
由牛頓第二定律得,加速度大小為:a=Fm=g2
由運動學公式得,沿運動方向的位移為:x=v22a+v22a=32gt2
飛行器上升的最大高度為:h=xsin30°=34gt2
答:(1)飛行器從地面起飛時動力F的大小3mg
(2)飛行器起飛后經(jīng)時間t所獲得的速率為gt;
(3)飛行器在整個飛行過程中離地面的最大高度為34gt2

點評 本題主要考查了牛頓第二定律及運動學基本公式的應(yīng)用,要求同學們能正確對分析器進行受力分析并能結(jié)合幾何關(guān)系求解,難度適中.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

1.下列說法中正確的是( �。�
A.隨著科學技術(shù)的發(fā)展,制冷機的制冷溫度可以降到-280℃
B.隨著科學技術(shù)的發(fā)展,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體
C.隨著科學技術(shù)的發(fā)展,熱機的效率可以達到100%
D.無論科技怎樣發(fā)展,第二類永動機都不可能實現(xiàn)
E.無論科技怎樣發(fā)展,都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示,虛線表示某電場中的三個等勢面,相鄰面間的電勢差相等.一重力不計、帶負電的粒子從左側(cè)進入電場,運動軌跡與三個等勢面分別交于a、b、c三點,則( �。�
A.a點的電勢比b點的電勢高
B.粒子在c點的加速度為零
C.粒子從a到時c電勢能不斷增加
D.粒子從a到b克服電場力做功大于從b到c克服電場力做功

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.下列說法正確的是( �。�
A.由玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大
B.對于同一種金屬來說,其極限頻率恒定,與入射光的頻率及光的強度均無關(guān)
C.盧瑟福通過實驗提出原子具有核式結(jié)構(gòu)
D.23490Th核發(fā)生β衰變時,新核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了l
E.太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是23492U+10n14456Ba+8936Kr+310n

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.質(zhì)量為M=1kg的滑塊由水平軌道和豎直平面內(nèi)四分之一光滑圓弧軌道組成,放在光滑的水平面上滑塊開始時靜止.質(zhì)量為m=2kg的物塊(可視為質(zhì)點)以某一初速度從水平軌道上滑上滑塊,恰好可以到達圓弧軌道的最高點,如果水平軌道的長度和圓弧軌道的半徑均為R=1m,物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1,g=10m/s2,求物塊滑上水平軌道時的初速度v0

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示,P、Q為相距較近的一對平行金屬板,間距為2d,OO′為兩板間的中線.一束相同的帶電粒子,以初速度v0從O點射入P、Q間,v0的方向與兩板平行.如果在P、Q間加上方向豎直向上、大小為E的勻強電場,則粒子束恰好從P板右端的a點射出;如果在P、Q間加上方向垂直紙面向外、大小為B的勻強磁場,則粒子束將恰好從Q板右端的b點射出.不計粒子的重力及粒子間的相互作用力,如果同時加上上述的電場和磁場,則( �。�
A.粒子束將沿直線OO′運動
B.粒子束將沿曲線運動,射出點位于O′點上方
C.粒子束將沿曲線運動,射出點位于O′點下方
D.粒子束可能沿曲線運動,但射出點一定位于O′點
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.一個質(zhì)點沿直線運動,其v-t圖象如圖所示.下列對質(zhì)點的判斷正確的是( �。�
A.質(zhì)點一直做勻變速直線運動
B.在t=1s時運動方向發(fā)生了改變
C.前3s內(nèi)先靜止,后做勻速直線運動
D.前3s內(nèi)先做勻速直線運動,后做勻減速直線運動

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.六根導(dǎo)線互相絕緣,所通電流都是I,排成如圖所示的形狀,區(qū)域A、B、C、D均為相等的正方形,則平均磁感應(yīng)強度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域?該區(qū)域的磁場方向如何?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.以下對物理史實的描述,不正確的是( �。�
A.19世紀,科學家發(fā)現(xiàn)能量守恒定律,從理論上證明了制造永動機是不可能的
B.英國植物學家布朗,發(fā)現(xiàn)了懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規(guī)則運動的現(xiàn)象
C.伽利略認為力是維持物體運動的原因
D.愛因斯坦提出了光子說,成功解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象

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