小型试验火箭的质量为m=100kg,点火后燃料能为火箭提供竖直向上的恒定推力.某次试验中,火箭从地面点火升空后,恒定推力持续了t1=10s,之后又经过t2=20s火箭落回地面.不计空气阻力,不考虑火箭质量的变化,取g=10m/s2.求:
(1)火箭加速上升阶段的加速度大小a;
(2)火箭飞行过程达到的最大高度h;
(3)燃料提供的恒定推力对火箭做的功W.
小型试验火箭的质量为m=100kg,点火后燃料能为火箭提供竖直向上的恒定推力.某次试验中,火箭从地面点火升空后,恒定推力持续了t1=10s,之后又经过t2=20s火箭落回地面.不计空气阻力,不考虑火箭质量的变化,取g=10m/s2.求:
(1)火箭加速上升阶段的加速度大小a;
(2)火箭飞行过程达到的最大高度h;
(3)燃料提供的恒定推力对火箭做的功W.
考点:
匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与时间的关系.
专题:
直线运动规律专题.
分析:
(1)抓住火箭的总位移为零,结合位移公式求出火箭加速上升过程中的加速度大小.
(2)根据位移时间公式求出匀加速上升的位移,结合速度时间公式和速度位移公式求出竖直上抛运动上升的位移,从而得出火箭飞行过程中的最大高度.
(3)根据能量守恒定律求出恒定推力对火箭做的功W
解答:
解:(1)按题意,这30s内总位移为零
得a=8m/s2
(2)火箭加速上升的高度 =
=400m
最大速度 v=at1=8×10m/s=80m/s
继续做竖直上抛运动 v2=2gh2
代入数据解得h2=320m
因此h=h1+h2=720m
(3)火箭推力做的功等于火箭机械能的增加,加速上升阶段
代入数据解得W=7.2×105J.
答:(1)火箭加速上升阶段的加速度大小a为8m/s2;
(2)火箭飞行过程达到的最大高度h为720m;
(3)燃料提供的恒定推力对火箭做的功W为7.2×105J.
点评:
解决本题的关键理清火箭在整个过程中的运动规律,结合运动学公式灵活求解.知道推力做功等于火箭机械能的增加.