题目

为训练宇航员习惯失重，需要创造失重环境.在地球表面附近，可以在飞行器的座舱内短时间地完成失重.设某一飞机可作多种模拟飞行，令飞机于速率500m/s时进入试验状态，而速率为1000m/s时退出试验，则可以实现试验目的且有效训练时间最长的飞行是（　　）
A. 飞机在水平面内做变速圆周运动，速度由500m/s增加到1000m/s
B. 飞机在坚直面内沿圆孤俯冲，速度由500m/s增加到1000m/s（ 在最低点）
C. 飞机以500m/s作竖直上抛运动（关闭发动机），当它竖直下落速度增加到1000m/s时，开动发动机退出实验状态
D. 飞机以500m/s沿某一方向作斜抛或平抛运动（关闭发动机），当速度达到1000m/s时开动发动机退出实验状态

提问时间：2020-07-13

答案

A、飞机在水平面内做变速圆周运动，试验者不是处于失重状态．故A错误．
B、设开始试验时飞机的初速度的大小为v₁，方向与水平方向成θ角，起始位置为A点，经做抛物线运动在B点退出试验，
如图所示．以t表示试验经历的时间，在退出试验时的速率为v₂，
则有v_2x=v₁cosθ…（1）
v_2y=v₁sinθ-gt…（2）
而v22=v2x2+v2y2
由（1）、（2）、（3）式得：
g²t²-2v₁gtsinθ+v12-v22=0…（4）
解（4）式得：
t=

v1sinθ+ v12sin2θ+v22-v12

g

…（5）
由（5）式可知，当进入试验时飞机的速度v₁和退出试验时飞机的速度v₂确定以后，失重时间的长短可通过角θ来调节．
当θ=90°时失重时间最长，即以初速度v₁做竖直上抛运动，当它竖直下落速率增加到v₂时退出实验状态．故C正确，B、D错误．
故选：C．

当飞机的加速度向下时，座舱内的试验者便处于失重状态．当进入试验的速率和退出试验的速率确定后，飞机竖直上抛运动时，失重时间的最长．

本题考点：匀变速直线运动的速度与时间的关系．

考点点评：本题关键是分析清楚飞机的运动情况，要创造一种失重的环境，知道失重情况下加速度方向的特点，运用运动学公式分析判断．