20xx粵教版高中物理必修2第三章第三節(jié)《飛向太空》(文件)
【正文】 。 （ 2）變軌發(fā)射： 先把衛(wèi)星發(fā)射到高度為 200— 300km的圓形軌道上，這條軌道叫停泊軌道；當(dāng)衛(wèi)星穿過赤道平面時，末級火箭點火工作，使衛(wèi)星進入一條大的橢圓軌道，其遠地點恰好在赤道上空 3600km處，這條軌道叫轉(zhuǎn)移軌道；當(dāng)衛(wèi)星到達遠地點時，再開動衛(wèi)星上的發(fā)動機，使之進入同步軌道，也叫靜止軌道。 1990年 4月 7日，長征三號運載火箭成功發(fā)射美國研制的“亞洲一號”衛(wèi)星。 1999年 11月 20日、 2021年 1月 10日、 2021年 3月 25日、 2021年 12月 30日，我國先后 4次成功發(fā)射神舟一號至四號無人飛船，載人飛行已為時不遠。中國第一艘執(zhí)行“多人多天”任務(wù)的載人飛船并首次進行多人多天飛行試驗。它的發(fā)射標(biāo)志著中國邁入中國航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段。 2021年 6月 18 日約 11 時左右轉(zhuǎn)入自主控制飛行， 14 時左右與天宮一號實施自動交會對接，這是中國實施的首次載人空間交會對接。 r地r月＝ 481＝ 29，因此， v 月 ＝ 29v 地 ＝ 29 km/s＝ km/s. 10．某宇宙飛船在月球上空以速度 v繞月球做圓周運動，如圖 3－ 3－ 6所示，為了使飛船安全地落在月球上的 B點，在軌道 A處點燃火箭發(fā)動器做出短時間的發(fā)動，向外噴射高溫燃氣，噴氣的方向為 ( B ) 圖 3－ 3－ 6 A．與 v的方向相反 B．與 v的方向一致 C．垂直 v的方向向右 D．垂直 v的方向向左 解析：要使飛船降落，必須使飛船減速，因此噴氣方向應(yīng)該與 v同向，故選項 B對． 二、雙項選擇題 11．關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其內(nèi)部的物體的超重、失重現(xiàn)象，下列說法中 錯誤 的是 ( BD ) A．在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象 B．在降落過程中向下加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象 C．進入軌道時做勻速圓周運動產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象 D．失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的 解析：超重現(xiàn)象實質(zhì) 是受到的在豎直方向上，受到的合力（包括重力本身）大于自身重力且方向向下 失重現(xiàn)象恰好相反；地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力沒有變化，大小始終等于萬有引力。 答案： BC 16． (雙選 )啟動在某一軌道上運轉(zhuǎn)的地球衛(wèi)星的發(fā)動機，使其速度加大，待它運動到距離地面的高度比原來大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運動成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星在后一軌道與前一軌道相比 ( AC ) A．周期變大 B．萬有引力增大 C．機械能增大 D．速率增大 解析：由 GMmr2 ＝ m4π2T2 r得 T＝ 2πr3GM，即 T∝ r3，說明衛(wèi)星的運動軌道半徑越大，其運行周期越長；由2rMmGF?， 衛(wèi)星的運動軌道半徑越大，萬有引力減??；衛(wèi)星的運動軌道半徑越大，變軌時消耗的能量越多，機械能越大；由 GMmr2 ＝ mv2r得 v＝GMr .即 v∝1r，說明衛(wèi)星的運動軌道半徑越大，其運行線速度就越小． 三、非選擇題 17．在某星球上宇航員用彈 簧測力計提著質(zhì)量為 m的物體以加速度 a豎直上升，此時彈簧測力計的示數(shù)為 F；若宇宙飛船在靠近該星球表面繞星球做勻速圓周運動，而成為該星球的一顆衛(wèi)星，其環(huán)繞周期為 T，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，試求該星球的質(zhì)量． 解：由牛頓第二定律有 F－ mg＝ ma ① 設(shè)星球半徑為 R，在星球表面 有 mg＝ GMmR2 ② 設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為 m′，環(huán)繞星球表面運行時有 GMm′R2 ＝ m′ （ 2π /T） 2R ③ 聯(lián)立①②③式解得 M＝ F－ ma3T416π 4m3G . 18．某小組的宇 航員乘坐航天飛機，去修理位于離地球表面 105 m 遠的圓形軌道上的哈勃太空望遠鏡 H，機組人員使航天飛機 S進入與 H相同的軌道時開始關(guān)閉推動火箭，而望遠鏡則在航天飛機前方數(shù)公里處，如圖 3－ 3－ 9所示，設(shè) G為引力常數(shù)， ME為地球質(zhì)量．已知地球半徑為 106 m，地球表面重力加速度為 10 m/s2，試求： (1)在航天飛機內(nèi)，一質(zhì)量為 70 kg的宇航員的實際重量是多少？ (2)計算軌道上的重力加速度的值． (3)航天飛機需首先螺旋進入半徑較小的軌道，才有較大的角速度以趕上望遠鏡，航天飛機要進入較低軌道應(yīng) 增加還是減小速度？為什么？ 圖 3－ 3－ 9 解： (1)由于航天飛機在軌道上繞地球做勻速圓周運動，地球?qū)τ詈絾T的引力充當(dāng)向心力，處于完全失重狀態(tài)，因此宇航員的重量為零． (2)航天飛機的軌道半徑 r＝ R＋ h＝ 106 m，質(zhì)量為 m 的物體，在軌道上滿足 mg′＝ GMmr2 而地球表面 mg＝ GMmR2 得 g′＝ R2r2g＝ 106 2 106 2 10 m/s2＝ m/s2. (3)要使航天飛機從較高軌道進入較低軌道，只有減小速度使所需向心力小于地球?qū)λ囊Γ怪鼋倪\動，即可進入較低軌道． 19． 2021年 9月我國成功發(fā)射“神舟七號”載人航天飛船．如圖 3－ 3－ 10所示為“神舟七號”繞地球飛行時的電視直播畫面，圖中數(shù)據(jù)顯示，飛船距地面的高度約為地球半徑的1 R，地面附近的重力加速度為 g，設(shè)飛船、大西洋星繞地球均做勻速圓周運動． 圖 3－ 3－ 10 (1)估算“神舟七號”飛船在軌道上運行的加速度大?。? (2)已知大西洋星距地面的高度約為地球半徑的 6倍，估算大西洋星的速率． 解： (1)設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運動的加速度為 a，飛船質(zhì)量為 m1，由萬有引力定律和牛頓第二定律得 GMm1R＋ h 2＝ m1a， h＝R20① 由物體在地球表面受到的萬有引力近似等于物體重力得 GMm0R2 ＝ m0g ② 由 ①② 式得 a＝ 400441g＝ . (2)設(shè)大西洋星繞地球做勻速圓周運動的速度 為 v、質(zhì)量為 m2，由萬有引力定律和牛頓第二定律，得 GMm2R＋ h 2＝m2v2R＋ h ， h′＝ 6R③
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