Question

【題目】如圖所示，“神舟十一號(hào)”載人飛船的返回艙在距地面某一高度時(shí)，啟動(dòng)降落傘裝置，速度減至時(shí)開(kāi)始勻速降落。在距地面時(shí)，返回艙的緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始向下噴氣，艙體再次減速，經(jīng)過(guò)時(shí)間，以某一速度落至地面，此過(guò)程可視為豎直方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。取重力加速度。求：

(1)在該0.20s減速階段，返回艙加速度a的方向和大小；

(2)在該0.20s減速階段，返回艙對(duì)質(zhì)量的航天員的作用力大小F；

(3)事實(shí)上空氣阻力跟物體相對(duì)于空氣速度有關(guān)，還跟物體的橫截面積有關(guān)。假設(shè)減速傘下落過(guò)程受到的空氣阻力與減速傘的橫截面積S成正比，與減速傘下落的速度v的平方成正比，即（其中k為比例系數(shù)）。減速傘在接近地面時(shí)近似看做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。

①敘述打開(kāi)減速傘后，返回艙的運(yùn)動(dòng)情況；

②如果返回艙和減速傘的總質(zhì)量為M，求返回艙接近地面勻速時(shí)的速度。

Answer 1

【答案】(1)45m/s2，方向豎直向上；(2)；(3)①見(jiàn)解析，②

【解析】

(1)返回艙加速度的方向豎直向上。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律

解得

(2)以航天員為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律

解得

(3)①打開(kāi)減速傘后，返回艙加速運(yùn)動(dòng)，所受阻力在增大，所以先做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng)。

②勻速后根據(jù)

得