Question

5．某校課外活動小組，自制一枚土火箭，火箭的質(zhì)量為3kg．設火箭發(fā)射實驗時，始終在豎直方向上運動．火箭點火后可認為作豎直向上的勻加速直線運動，經(jīng)過4s到達離地面40m高處燃料恰好用完．若空氣阻力忽略不計，燃料質(zhì)量不計，g取10m/s²．求：
（1）火箭上升時受到的推力是多大？
（2）火箭上升離開地面的最大高度？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)位移公式列式可求得加速度，再由牛頓第二定律即可求得推力；
（2）火箭推力消失后，由于慣性繼續(xù)上升做上拋運動，根據(jù)速度位移速度關(guān)系式求解繼續(xù)上升的高度，最后得到總高度．

解答 解：（1）設燃料恰好耗盡時火箭的速度為v，由于火箭點火后可認為作勻加速運動，根據(jù)位移公式列式：$h=\frac{1}{2}a{t}^{2}$
得：$a=\frac{2h}{t^2}=5m/{s^2}$
由牛頓第二定律可得：
F-mg=ma；
解得：F=mg+ma=30+15=45N；
（2）火箭能夠繼續(xù)上升做勻減速直線運動，加速度大小為g，由位移時間關(guān)系式得：0²-v²=-2gx
解得：x=20m
即火箭能夠繼續(xù)上升的高度20m
火箭離地的最大高度：H=x+h=20+40=60m
答：（1）向上的推力為45N；（2）火箭上升離地面的最大高度是60m

點評 本題考查牛頓第二定律在豎直上拋運動中的應用，要注意明確物體的運動過程，一定要注意向上的減速不能忽略．