北京時間2008年9月25日21點10分,中國自行研制的第三艘載人飛船神舟七號,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場由“長征二號F”運載火箭發(fā)射升空.中國航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬搭乘神舟七號飛船聯(lián)袂出征太空,實現(xiàn)中國航天員首次空間出艙活動.這是中國“神舟”飛船首次三人滿載執(zhí)行載人航天飛行任務(wù),也是中國“長征”系列運載火箭第一百零九次航天發(fā)射. 9月28日17時36分許,神舟七號返回艙順利著陸,完成載人航天任務(wù).
(1)神舟七號在繞地球飛行過程中離地高度約為340Km,試估算飛船在飛行過程中的運行速度是多少?飛船繞地球飛行一周所需的時間為多少?
(2)神州飛船在返回過程中主降落傘將飛船下降速度降低至約10m/s,在離地面1.2m時,反沖火箭開始工作.假設(shè)反沖火箭工作時飛船的加速度是均勻的,飛船接觸地面時的速度為2m/s,若航天員和其身上裝備的總質(zhì)量為80Kg,試根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計算飛船的反沖火箭工作時航天員對其座椅的壓力約為多大?(G=6.67×10-11N?m2/kg2,地球表面重力加速度g=10m/s2,地球半徑R=6.4×103km,π2≈10,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
分析:(1)在地球表面根據(jù)萬有引力等于重力列出等式,研究飛船繞地球做勻速圓周運動,根據(jù)萬有引力提供向心力列出等式即可求出飛船的速度和周期.
(2)神州飛船在返回過程中,反沖火箭開始工作,飛船做勻減速運動,根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合可求解座椅對航天員的支持力,再由牛頓第三定律得到航天員對其座椅的壓力.
解答:解:(1)飛船在運行過程中萬有引力提供向心力,則有 G
Mm
(R+h)2
=m
v2
R+h

地球表面的物體受到的萬有引力近似等于重力,則有
   G
Mm
R2
=mg
 則得飛船運行速度:v=
gR2
R+h
=7.8×103m/s
運行周期為 T=
2π(R+h)
v
=5.4×103s
  (2)神州飛船在返回過程中,反沖火箭開始工作,飛船做勻減速運動,由運動學(xué)公式得
   v2-
v
2
0
=-2ax

 則得 反沖火箭工作時飛船的加速度大小為a=
v
2
0
-v2
2x
=40m/s2,加速度方向豎直向上   
對航天員進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律有:
  F-mg=ma
得航天員受到座椅對他豎直向上的支持力為 F=m(g+a)=4000N
由牛頓第三定律有航天員對座椅的壓力為F′=F=4000N
答:(1)飛船在飛行過程中的運行速度是7.8×103m/s,飛船繞地球飛行一周所需的時間為5.4×103s.
(2)飛船的反沖火箭工作時航天員對其座椅的壓力約為4000N.
點評:解決本題的關(guān)鍵是掌握萬有引力提供向心力和萬有引力等于重力、牛頓第二定律和運動學(xué)相關(guān)公式,即可正確解答.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

北京時間2008年9月25日21時10分許,“神舟七號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場由“長征二號F”運載火箭發(fā)射升空,點火后583秒時,飛船與火箭在高度約200公里處成功分離.它首先進(jìn)入橢圓軌道I,繞行5圈后,在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點Q處變軌,進(jìn)入圓軌道II運行,并于3天后在我國內(nèi)蒙古中部草原安全著陸,其部分運行軌跡如圖.已知地球半徑為R,地球表面處的重力加速度為g,“神舟七號”的質(zhì)量為m,橢圓軌道的近地點P離地面高為hl,“神舟七號”到達(dá)近地點P時的速率為V1,遠(yuǎn)地點Q離地面高為h2,變軌前“神舟七號”運行到橢圓軌道的遠(yuǎn)地點Q時的速率為V2,則運行到橢圓軌道的近地點P時的加速度為
(
R
R+h1
)2g
(
R
R+h1
)2g
,從橢圓軌道的近地點P運行到遠(yuǎn)地點Q的過程中,萬有引力做的功為
1
2
mV22-
1
2
mV12
1
2
mV22-
1
2
mV12
,從橢圓軌道的遠(yuǎn)地點Q開始變軌,到在圓軌道II上運行的過程中,發(fā)動機(jī)需提供的能量為
mgR2
2(R+h2)
-
1
2
mV22
mgR2
2(R+h2)
-
1
2
mV22

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科目:高中物理 來源: 題型:

北京時間2008年9月25日至28日,中國成功實施了神舟七號載人航天飛行,用長征二號F火箭發(fā)射升空,神舟七號飛船載有三名宇航員分別為翟志剛、以及2名也曾經(jīng)入選過神六的隊友劉伯明與景海鵬.則宇航員在火箭升空時( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?日照模擬)北京時間2008年9月27日16時34分,“神舟七號”飛船在發(fā)射升空43個小時后,接到開艙指令,中國航天員開始了中國人第一次艙外活動.中國人的第一次太空行走共進(jìn)行了t=1175s,期間,翟志剛與飛船一起飛過了s=9165km,這意味著,翟志剛成為中國“飛得最高、走得最快”的人.假設(shè)“神舟七號”的軌道為圓周,地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g.試推導(dǎo)飛船離地面高度的表達(dá)式(用題中給出的量t、s、g、R表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

“神舟七號”飛船于北京時間2008年9月25日21時10分從甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空,于北京時間26日凌晨4時零5分“神舟七號”飛船成功變軌:由近地高度約200公里、遠(yuǎn)地高度約347公里的橢圓軌道進(jìn)入高度約343公里的圓形軌道.飛船在完成了各項太空飛行任務(wù)后于北京時間28日17時成功降落在內(nèi)蒙古四子王旗主著落場,標(biāo)志著“神舟七號”載人航天飛行圓滿成功.下面關(guān)于“神舟七號”飛船的說法中,正確的是( 。
A、“神舟七號”發(fā)射時間定于9月25日晚上21時10分,其中的一個重要原因就是,保證飛船一入軌就正好對著太陽,這對飛船太陽能帆板的打開并正常運行是很有利的B、“神舟七號”的主要任務(wù)是釋放一顆伴飛小衛(wèi)星C、飛船變軌前后的機(jī)械能是守恒的D、飛船在圓形軌道上運行時,宇航員在24小時內(nèi)約能看到10次日出

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