分析 (1)根據(jù)宇航員和貯氣筒及筒中的氧氣動(dòng)量守恒可知,要向宇航員返回的反方向噴出氧氣才能返回飛船,設(shè)射出一次性噴出的氧氣的質(zhì)量m,根據(jù)題意得出宇航員及裝備獲得的反沖速度,再根據(jù)速度公式求出宇航員返回飛船的時(shí)間,結(jié)合一次性噴出的質(zhì)量和宇航員消耗的質(zhì)量之和要小于等于0.5kg求出噴出的氧氣范圍;
(2)根據(jù)題意得出此段時(shí)間內(nèi)宇航員消耗的氧氣和一次性噴出的氧氣質(zhì)量之和的表達(dá)式,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求解最小耗氧量.
解答 解:(1)根據(jù)宇航員和貯氣筒及筒中的氧氣動(dòng)量守恒可知,要向宇航員返回的反方向噴出氧氣才能返回飛船,設(shè)噴出氧氣質(zhì)量為m,宇航員的速度為u,則根據(jù)動(dòng)量守恒有:
0=mv-Mu ①
每秒鐘消耗的氧氣m0=2.5×10-4kg,則宇航員返回消耗的氧氣為m′=Lm0u②
由于m+m′≤m總=0.5kg③
由①②③得vm2-m總vm+Lm0M≤0
解得:0.05kg≤m≤0.45kg
(2)根據(jù)①式及②式帶入數(shù)據(jù)得
總耗氧量m耗=m+m′=m+2.25×10−2m,
當(dāng)m=2.25×10−2m,即m=0.15kg時(shí),總耗氧量最低.
答:(1)宇航員要向返回的反方向瞬時(shí)噴出范圍為0.05kg≤m≤0.45kg的氧氣才能安全返回飛船;
(2)為了使總耗氧量最低,需一次噴出0.15kg的氧氣.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)量守恒定律及速度公式的靈活應(yīng)用,要建立物理模型,理清思路,關(guān)鍵鍵能從題干中得出和理解有用的信息,如所帶氧氣質(zhì)量為m=0.50kg,已知宇航員呼吸的耗氧率為m0=2.5×10-4kg/s等,難度適中.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 做加速運(yùn)動(dòng) | B. | 做減速運(yùn)動(dòng) | ||
C. | 做勻速運(yùn)動(dòng) | D. | 以上運(yùn)動(dòng)都有可能 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 子彈的末速度大小相等 | B. | 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多 | ||
C. | 子彈對(duì)滑塊做的功相同 | D. | 子彈和滑塊間的水平作用力一樣大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 這列波沿x軸正向傳播 | |
B. | 這列波的波速是25m/s | |
C. | 質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置 | |
D. | 經(jīng)過(guò)△t=0.4s,A質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為4m | |
E. | 經(jīng)過(guò)△t=0.8s,A質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移為8m |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 導(dǎo)體棒ab做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) | |
B. | 導(dǎo)體棒ab下滑的加速度逐漸減小 | |
C. | 導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電流逐漸減小 | |
D. | 導(dǎo)體棒ab下滑至速度達(dá)到最大值時(shí),動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減小量 |
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