Question

下面是有关神州七号的消息：
2008年9月25日我国成功发射神舟七号载人飞船，标志着我国航天事业取得重大进展．飞船于21点10分04秒988毫秒发射升空，点火第120秒火箭抛掉助推器及逃逸塔；第159秒火箭一二级分离；第200秒整流罩分离；第500秒三级火箭关机！第583秒飞船与火箭分离；随后飞船征常进入预定轨道；神州七号飞船成功发射．运行在高度约343公里的近圆轨道．
神舟七号飞船共计在轨飞行2天20小时27分钟，予2008年9月28口17点37分成功着陆手中国内蒙古四子王旗主着陆场．
担负此次飞行任务的火箭是“长征二号F”运载火箭，火箭和逃逸塔组合体整体高达58.3米、起飞质量为479.8吨．
9月27日16：35航天员翟志刚打开舱门，开始出舱活动，16：58航天员成功完成舱外活动返回轨道舱内，出舱活动的总里程约9165km．这是我国第一次实现舱外行走，这一活动具有里程碑意思．
请根据所给信息完成下列问题：（计算结果保留3位有效数字）
（1）必箭点火后竖直匀加速上升，经120秒到达约为180公里的高度，试估算火箭点火后60秒加速度的大小．
（2）请估算火箭起飞初试阶段，发动机所产生的推力大小．
（3）飞船在轨运行是速度大小不变的圆周运动，估算飞船在轨道上运行时的平均速率．

Answer 1

分析：（1）由位移时间关系可得飞船加速阶段的加速度．
（2）由牛顿第二定律可得发电机的推力．
（3）由s=vt可得飞船在轨道上的平均速率．

解答：解：（1）由运动学可得：
s=

1

2

at2
解得：
a=

2s

t2

=

2×180×103

1202

m/s2=25m/s2
（2）由牛顿第二定律得：
F-mg=ma
解得：
F=mg+ma=479.8×10³×10+479.8×10³×25=1.68×10⁷N
（3）由题意知出舱活动的时间约23min飞船飞行了9165km，由：
s=vt
解得：
v=

s

t

=

9165×103

23×60

m/s=6.64×103m/s
答：
（1）火箭点火后60秒加速度的大小为25m/s²．
（2）火箭起飞初试阶段，发动机所产生的推力大小1.68×10⁷N．
（3）飞船在轨道上运行时的平均速率为6.64×10³m/s．

点评：本题是较简单的牛顿第二定律应用，但是情形是比较新颖的，重点是剥离冗长的题干描述，建立物理模型．