问题
问答题
一枚由课外小组自制的火箭，在地面时的质量为3Kg．设火箭发射实验时，始终在垂直于地面的方向上运动．火箭点火后燃料燃烧向下喷气的过程可认为其做匀加速运动，火箭经过4s到达离地面40m高时燃料恰好用完．若空气阻力忽略不计，（g=10m/s2）则
（1）燃料恰好用完时的火箭的速度为多少？
（2）火箭上升离开地面的高度为多少？
（3）火箭上升时受到的最大推力是多少？
答案
（1）设燃料恰好耗尽时火箭的速度为v，根据运动学公式，有
h=
tv 2
解得
v=
=2h t
m/s=20m/s；2×40 4
（2）火箭燃料耗尽后能够继续上升的高度
h1=
=v2 2g
=20m202 2×10
故火箭离地的最大高度：H=h+h1=40+20=60m．
（3）火箭在飞行中质量不断减小．所以在点火起飞的最初，其推力最大．
根据加速度定义及牛顿第二定律，有
a=
=v t
=5m/s220 4
根据F-mg=ma
解得F=m（g+a）=3×（10+5）=45N；
答：（1）燃料恰好用完时的火箭的速度为20m/s；
（2）火箭上升离开地面的高度为60m；
（2）火箭上升时受到的最大推力是45N．