Question

【題目】如圖所示，“神舟十一號”載人飛船的返回艙在距地面某一高度時，啟動降落傘裝置，速度減至時開始勻速降落。在距地面時，返回艙的緩沖發動機開始向下噴氣，艙體再次減速，經過時間，以某一速度落至地面，此過程可視為豎直方向的勻減速直線運動。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，返回艙對質量的航天員的作用力大小F；

(3)事實上空氣阻力跟物體相對于空氣速度有關，還跟物體的橫截面積有關。假設減速傘下落過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）。減速傘在接近地面時近似看做勻速直線運動，重力加速度為g。

①敘述打開減速傘后，返回艙的運動情況；

②如果返回艙和減速傘的總質量為M，求返回艙接近地面勻速時的速度。

Answer 1

【答案】(1)45m/s2，方向豎直向上；(2)；(3)①見解析，②

【解析】

(1)返回艙加速度的方向豎直向上。根據勻變速直線運動規律

解得

(2)以航天員為研究對象，根據牛頓第二定律

解得

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

②勻速后根據

得