Question

7．北京時(shí)間2005年10月12日9時(shí)，我國(guó)進(jìn)行了載人航天實(shí)驗(yàn)，五天后，搭載著航天員聶海勝、費(fèi)俊龍的神舟六號(hào)返回艙成功著路！
（1）在飛船的實(shí)驗(yàn)室里，仍然能夠使用的一起是：B．
A、密度計(jì)   B、酒精溫度計(jì)   C、天平   D、水銀氣壓計(jì)
（2）神舟六號(hào)飛船返回艙減速降落的過(guò)程中，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小．
（3）飛船返回艙距地面約1m時(shí)，仍有8m/s的速度，若以這樣的速度著陸，將對(duì)返回艙和航天員造成破壞和傷害，為此，安裝在返回艙底部的4臺(tái)反推火箭點(diǎn)火工作，使返回艙速度落地時(shí)降到2m/s，若返回艙中3t，則每臺(tái)火箭的平均推力約為多大（取g=10m/s²）？
（4）設(shè)“神舟六號(hào)”飛船的飛行過(guò)程中繞地球沿圓軌道運(yùn)行，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，飛船繞地球運(yùn)行的周期為T(mén)，求飛船離地面的平均高度h．

Answer 1

分析 （1）在飛船的實(shí)驗(yàn)室里，處于完全失重狀態(tài)，一切與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器不能使用．
（2）神舟飛船降落過(guò)程高度降低，重力勢(shì)能減小，減速運(yùn)動(dòng)動(dòng)能減小，所以機(jī)械能減�。�
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度及根據(jù)牛頓第二定律求平均推力
（4）根據(jù)重力等于萬(wàn)有引力求地球質(zhì)量，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力求軌道半徑，即可求出高度．

解答 解：（1）A、密度計(jì)的工作原理：漂浮時(shí)，浮力等于重力，不能使用
B、酒精溫度計(jì)的原理是：根據(jù)液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的，可以使用
C、天平實(shí)質(zhì)上是一等臂杠桿，物體由于受到重力產(chǎn)生向下的壓力，天平才能夠工作，所以飛船不能使用
D、水銀氣壓計(jì)是根據(jù)玻璃管中水銀由于受到重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)和外界的大氣壓強(qiáng)相平衡的原理制成的．所以不能使用．
故選：B
（2）神舟飛船降落過(guò)程高度降低，重力勢(shì)能減小，減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小，故機(jī)械能減�。�
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式${v}_{\;}^{2}-{v}_{0}^{2}=2ax$代入數(shù)據(jù)得$a=-30m/{s}_{\;}^{2}$，方向豎直向上
根據(jù)牛頓第二定律4F-mg=ma
解得$F=3×1{0}_{\;}^{4}N$
（4）地球表面物體重力等于萬(wàn)有引力$mg=G\frac{Mm}{{R}_{\;}^{2}}$
得$GM=g{R}_{\;}^{2}$
根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力
$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}=m\frac{4{π}_{\;}^{2}}{{T}_{\;}^{2}}r$
r=R+h
聯(lián)立解得$h=\root{3}{\frac{g{R}_{\;}^{2}{T}_{\;}^{2}}{4{π}_{\;}^{2}}}-R$
答：（1）B
（2）減小，減小
（3）則每臺(tái)火箭的平均推力約為$3×1{0}_{\;}^{4}N$
（4）飛船離地面的平均高度h為$\root{3}{\frac{g{R}_{\;}^{2}{T}_{\;}^{2}}{4{π}_{\;}^{2}}}-R$

點(diǎn)評(píng) 解答本題的關(guān)鍵是失重狀態(tài)下一切與重力有關(guān)的物理儀器不能使用，要會(huì)根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力和重力等于萬(wàn)有引力解題．