“神舟”七號飛船于2008年9月25日晚9時10分從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空.飛船在太空預(yù)定軌道繞地球飛行了四十六圈.飛行期間,航天員飛行乘組在地面組織指揮和測控系統(tǒng)的協(xié)同配合下,順利完成了空間出艙活動和一系列空間科學(xué)試驗.28日17時37分,“神舟”七號飛船在內(nèi)蒙古中部預(yù)定區(qū)域成功著陸.隨后,執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員翟志剛、劉伯明和景海鵬安全出艙,中國神舟七號載人航天飛行獲得圓滿成功.飛船升空后,首先沿橢圓軌道運行,近地點約為200公里,遠(yuǎn)地點約為347公里.在繞地球飛行5圈后,地面發(fā)出指令,使飛船上的發(fā)動機(jī)在飛船到達(dá)遠(yuǎn)地點時自動點火,實行變軌,提高了飛船的速度,使得飛船在距地面343公里的圓軌道上飛行.(設(shè)地球半徑為R,地面的重力加速度為g )
(1)試分析航天員在艙內(nèi)“漂浮起來”的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.
(2)“神舟七號”飛船在繞地飛行5圈后進(jìn)行變軌,由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓邽閔 的圓形軌道.則飛船在上述圓形軌道運行的周期是多少?(用h、R、g表示)
(3)返回艙在將要著陸之前,由于空氣阻力作用有一段勻速下落過程,若空氣阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)為k,返回艙的質(zhì)量為m,且勻速下降過程的重力加速度為,則此過程中返回艙的速度?以及勻速下降過程中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為多少?
分析:(1)宇航員所受到地球的引力全部提供繞地球作圓周運動所需的向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài).
(2)由萬有引力提供向心力,列出周期表達(dá)式,進(jìn)而用黃金代換把GM代換掉,即得周期表達(dá)式
(3)勻速運動時重力等于空氣阻力,由此可以得到勻速運動的速度,在由阻力做功等于轉(zhuǎn)化為能內(nèi)的機(jī)械能,可以算出勻速下降過程中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能.
解答:解:(1)宇航員所受到地球的引力全部提供繞地球作圓周運動所需的向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài).
(2)飛船繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,則有:
G
Mm
(R+h)2
=m(R+h)
4π2
T2

地表物體的重力等于物體受到的萬有引力,則有:
m′g=G
Mm′
R2

解得:
GM=gR2
帶入①式得:
gR2
(R+h)2
=(R+h)
4π2
T2

解得:
T=
2π(R+h)
R
R+h
g

(3).設(shè)空氣阻力為f,由題設(shè)可知 f=kv2,勻速下降時:f=mg′,即kv2=mg′
由此可解得勻速下降的速度為:v=
mg′
k

空氣阻力做功時機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為:
W=fvt=kv3=
m3g3
k2

答:
(1)宇航員所受到地球的引力全部提供繞地球作圓周運動所需的向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài).
(2)周期為T=
2π(R+h)
R
R+h
g

(3)此過程中返回艙的速度為v=
mg′
k

勻速下降過程中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為
m3g3
k2
點評:本題重點在第三問了,必須知道空氣阻力做功時機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,除此之外都是簡單應(yīng)用.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)2008年9月25日21時10分,神舟七號飛船成功發(fā)射,共飛行2天20小時27分鐘,繞地球飛行45圈后,于9月28日17時37分安全著陸.航天員翟志剛著“飛天”艙外航天服,在劉伯明的配合下,成功完成了空間出艙活動,進(jìn)行了太空行走.出艙活動結(jié)束后,釋放了伴飛衛(wèi)星,并圍繞軌道艙進(jìn)行伴飛實驗.神舟七號是由長征-2F運載火箭將其送入近地點為A,遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道上,實施變軌后,進(jìn)入預(yù)定圓軌道,其簡化的模擬軌道如圖12所示.假設(shè)近地點A距地面高度為h,飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用的時間為t,地球表面的重力加速度為g,地球半徑R,試求:
(1)飛船在近地點A的加速度aA大小;
(2)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行的速度v的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

下面是有關(guān)神州七號的消息:
2008年9月25日我國成功發(fā)射神舟七號載人飛船,標(biāo)志著我國航天事業(yè)取得重大進(jìn)展.飛船于21點10分04秒988毫秒發(fā)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(guān)機(jī)!第583秒飛船與火箭分離;隨后飛船征常進(jìn)入預(yù)定軌道;神州七號飛船成功發(fā)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(nèi)蒙古四子王旗主著陸場.
擔(dān)負(fù)此次飛行任務(wù)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(dá)58.3米、起飛質(zhì)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(nèi),出艙活動的總里程約9165km.這是我國第一次實現(xiàn)艙外行走,這一活動具有里程碑意思.
請根據(jù)所給信息完成下列問題:(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(1)必箭點火后豎直勻加速上升,經(jīng)120秒到達(dá)約為180公里的高度,試估算火箭點火后60秒加速度的大。
(2)請估算火箭起飛初試階段,發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的推力大。
(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.

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科目:高中物理 來源:泉州七中2009屆高三年上學(xué)期第三次月考物理試卷 題型:038

“神舟”七號飛船于2008年9月25日晚9時10分從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空.飛船在太空預(yù)定軌道繞地球飛行了四十六圈.飛行期間,航天員飛行乘組在地面組織指揮和測控系統(tǒng)的協(xié)同配合下,順利完成了空間出艙活動和一系列空間科學(xué)試驗.28日17時37分,“神舟”七號飛船在內(nèi)蒙古中部預(yù)定區(qū)域成功著陸.隨后,執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員翟志剛、劉伯明和景海鵬安全出艙,中國神舟七號載人航天飛行獲得圓滿成功.飛船升空后,首先沿橢圓軌道運行,近地點約為200公里,遠(yuǎn)地點約為347公里.在繞地球飛行5圈后,地面發(fā)出指令,使飛船上的發(fā)動機(jī)在飛船到達(dá)遠(yuǎn)地點時自動點火,實行變軌,提高了飛船的速度,使得飛船在距地面343公里的圓軌道上飛行.(設(shè)地球半徑為R,地面的重力加速度為g)

(1)試分析航天員在艙內(nèi)“漂浮起來”的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.

(2)“神舟七號”飛船在繞地飛行5圈后進(jìn)行變軌,由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓邽閔的圓形軌道.則飛船在上述圓形軌道運行的周期是多少?(用h、R、g表示)

(3)返回艙在將要著陸之前,由于空氣阻力作用有一段勻速下落過程,若空氣阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)為k,返回艙的質(zhì)量為m,且勻速下降過程的重力加速度為g,則此過程中返回艙的速度?以及勻速下降過程中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

“神舟”七號飛船于2008年9月25日晚9時10分從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。飛船在太空預(yù)定軌道繞地球飛行了四十六圈。飛行期間,航天員飛行乘組在地面組織指揮和測控系統(tǒng)的協(xié)同配合下,順利完成了空間出艙活動和一系列空間科學(xué)試驗。28日17時37分, “神舟”七號飛船在內(nèi)蒙古中部預(yù)定區(qū)域成功著陸。隨后,執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員翟志剛、劉伯明和景海鵬安全出艙,中國神舟七號載人航天飛行獲得圓滿成功。飛船升空后,首先沿橢圓軌道運行,近地點約為200公里,遠(yuǎn)地點約為347公里。在繞地球飛行5圈后,地面發(fā)出指令,使飛船上的發(fā)動機(jī)在飛船到達(dá)遠(yuǎn)地點時自動點火,實行變軌,提高了飛船的速度,使得飛船在距地面343公里的圓軌道上飛行。(設(shè)地球半徑為R,地面的重力加速度為g )

(1)試分析航天員在艙內(nèi)“漂浮起來 ”的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

(2)“神舟七號”飛船在繞地飛行5圈后進(jìn)行變軌,由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓邽閔 的圓形軌道。則飛船在上述圓形軌道運行的周期是多少?(用h、R、g表示)

(3)返回艙在將要著陸之前,由于空氣阻力作用有一段勻速下落過程,若空氣阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)為k,返回艙的質(zhì)量為m,且勻速下降過程的重力加速度為,則此過程中返回艙的速度?以及勻速下降過程中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為多少?

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