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空间探测器从一星球表面竖直升空,已知探测器质量为2000kg(设为恒量),发动机推力为恒力.探测器升空后发动机因故障而突然关闭,如图所示为探测器从升空到落回星球表面的速度时间变化图象.试求探测器在星球表面达到的最大高度和发动机的推力.现有某同学的解法如下:
由v-t图用计算三角形A0B面积的方法,来计算探测器在星球表面达到的最大高度h,.再由v-t图求得探测器加速上升过程的加速度,设发动机的推力为F,由牛顿第二定律,得到F-mg=ma,F=m(g+a)=2000×(10+5)=3×104N.试判断上述解法是否有误,若有错误之处请加以改正.
【答案】分析:探测器先向上做匀加速直线运动,发动机关闭后,先向上做匀减速直线运动,再返回做匀加速直线运动.根据图线围成的面积可以求出最大高度.在求解发动机推力时,题目中认为重力加速度为10m/s2,其实重力加速度不再是10m/s2,根据向上做匀减速直线运动可以求出重力加速度的大小.
解答:解:计算探测器在星球表面达到的最大高度是正确的,计算发动机的推力有误,应该这样来计算推力:
由v-t图算出探测器在星球上匀减速上升时的加速度、
由牛顿第二定律,得到F-mg=ma,
则F=m(a+g)=2000×(5+2.5)=1.5×104N.
答:发动机的推力为1.5×104N.
点评:本题是道易错题,很多同学思维定势,认为重力加速度与地球表面的重力加速度相等.所以解题时需细心.
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科目:高中物理 来源: 题型:

空间探测器从某一星球表面竖直升空,已知发动机的推动力为恒力,使该探测器向上做匀加速直线运动,探测器升空后发动机因故障突然关闭,忽略一切阻力,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的v-t图线,则由图象可知该探测器在星球表面上空能到达的最大高度为
480
480
m,该星球表面的重力加速度大小为
2.5
2.5
m/s2.

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

空间探测器从某一星球表面竖直升空,已知发动机的推动力为恒力,使该探测器向上做匀加速直线运动,探测器升空后发动机因故障突然关闭,忽略一切阻力,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的v-t图线,则由图象可知该探测器在星球表面上空能到达的最大高度为________m,该星球表面的重力加速度大小为________m/s2.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

空间探测器从某一星球表面竖直升空,已知发动机的推动力为恒力,使该探测器向上做匀加速直线运动,探测器升空后发动机因故障突然关闭,忽略一切阻力,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的v-t图线,则由图象可知该探测器在星球表面上空能到达的最大高度为______m,该星球表面的重力加速度大小为______m/s2.
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科目:高中物理 来源: 题型:

空间探测器从某一星球表面竖直升空,已知探测器质量为500kg(设为恒量),发动机推力为恒力,探测器升空后发动机因故障而突然关闭,如图B-6所示是探测器从升空到落回星球表面的v-t图象,则由图象可判断该探测器在星球表面所能达到的最大高度是多少?发动机工作时的推力又是多少?

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