Question

下面是有關神州七號的消息：
2008年9月25日我國成功發射神舟七號載人飛船，標志著我國航天事業取得重大進展．飛船于21點10分04秒988毫秒發射升空，點火第120秒火箭拋掉助推器及逃逸塔；第159秒火箭一二級分離；第200秒整流罩分離；第500秒三級火箭關機！第583秒飛船與火箭分離；隨后飛船征常進入預定軌道；神州七號飛船成功發射．運行在高度約343公里的近圓軌道．
神舟七號飛船共計在軌飛行2天20小時27分鐘，予2008年9月28口17點37分成功著陸手中國內蒙古四子王旗主著陸場．
擔負此次飛行任務的火箭是“長征二號F”運載火箭，火箭和逃逸塔組合體整體高達58.3米、起飛質量為479.8噸．
9月27日16：35航天員翟志剛打開艙門，開始出艙活動，16：58航天員成功完成艙外活動返回軌道艙內，出艙活動的總里程約9165km．這是我國第一次實現艙外行走，這一活動具有里程碑意思．
請根據所給信息完成下列問題：（計算結果保留3位有效數字）
（1）必箭點火后豎直勻加速上升，經120秒到達約為180公里的高度，試估算火箭點火后60秒加速度的大小．
（2）請估算火箭起飛初試階段，發動機所產生的推力大小．
（3）飛船在軌運行是速度大小不變的圓周運動，估算飛船在軌道上運行時的平均速率．

Answer 1

分析：（1）由位移時間關系可得飛船加速階段的加速度．
（2）由牛頓第二定律可得發電機的推力．
（3）由s=vt可得飛船在軌道上的平均速率．

解答：解：（1）由運動學可得：
s=

1

2

at2
解得：
a=

2s

t2

=

2×180×103

1202

m/s2=25m/s2
（2）由牛頓第二定律得：
F-mg=ma
解得：
F=mg+ma=479.8×10³×10+479.8×10³×25=1.68×10⁷N
（3）由題意知出艙活動的時間約23min飛船飛行了9165km，由：
s=vt
解得：
v=

s

t

=

9165×103

23×60

m/s=6.64×103m/s
答：
（1）火箭點火后60秒加速度的大小為25m/s²．
（2）火箭起飛初試階段，發動機所產生的推力大小1.68×10⁷N．
（3）飛船在軌道上運行時的平均速率為6.64×10³m/s．

點評：本題是較簡單的牛頓第二定律應用，但是情形是比較新穎的，重點是剝離冗長的題干描述，建立物理模型．