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10分)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,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的速度―时间图像,则由图像可判断该探测器在星球表面所能达到的最大高度是多少?发动机工作的推力又为多少?

   

答案

解析

本题是根据图像来表达有关已知条件的。正确理解v-t图像各段斜率、各转折点、各块面积的含义是解答本题的关键。

由图可知,空间探测器在t1=8秒时具有最大即时速度,t2=24秒时才达到最大高度,且其最大高度为图像中OAB的面积,即hmax=×24×40m=480m

空间探测器在8秒内在推动和星球重力作用下加速上升,在8秒后部只在星球重力作用下减速上升和加速回落。

第一阶段加速度a1=ms-2=5ms-2

第二、三阶段加速度等为a2==-2.5ms-2

据牛顿第二定律,第一阶段F-mg=ma1         

第二、三阶段-mg=ma2                             

①②得:F=m(a1-a2)=500×7.5N=375N

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