2003年10月15日9時(shí)整，搭載的“神舟”五號(hào)載人飛船發(fā)射成功，9時(shí)42分飛船進(jìn)入預(yù)定軌道，于16日6時(shí)23分在內(nèi)蒙古四子王旗的主著陸場(chǎng)安全著陸，揭開了我國(guó)航天史上新的一頁(yè)．
（1）為了使飛船到達(dá)一定速度需要一個(gè)加速過程，在加速過程中，宇航員處于超重狀態(tài)．人們把這種狀態(tài)下宇航員對(duì)座椅的壓力FN與靜止在地球表面時(shí)的重力mg的比值k=FN/mg稱為耐受力值．選定兩名宇航員，他們?cè)诖藸顟B(tài)下耐受力最大值分別是k=8和k=7，已知地球表面的重力加速度為g=10m/s2．試求飛船帶著這兩名宇航員在豎直向上發(fā)射時(shí)的加速度a的最大值不能超過多少？
（2）“神舟”五號(hào)飛船從發(fā)射到回收飛行約21h，繞地球14圈．假設(shè)把飛船的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，地球半徑為R，地球表面處重力加速度為g． 試導(dǎo)出飛船運(yùn)行線速度的表達(dá)式．
分析：（1）運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)宇航員研究F-mg=ma，因?yàn)镕=kmg，所以kmg-mg=ma，a越大，k越大，為了保護(hù)宇航員的安全，k最大只能取7，把7代入，即得a的最大值．
（2）飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力由地球?qū)︼w船的萬(wàn)有引力提供，由牛頓第二定律可以分析答題．
解答：解：（1）根據(jù)牛頓第二定律，有：
kmg-mg=ma
a=7mg
聯(lián)立解得：a=60m/s2；
（2）設(shè)地球之旅M，飛船質(zhì)量為m，飛船軌道半徑為r，
地球表面上質(zhì)量為m′的物體所受重力等于地球?qū)λ娜f(wàn)有引力，
則m′g=
GMm′
R2
，
則GM=gR2，
萬(wàn)有引力為飛船做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力，由牛頓第二定律得：
GMm
r2
=m（
2π
T
）2r；
線速度v=
2πr
T
；
聯(lián)立解得：v=
3
2πR2g
T
；
答：（1）飛船帶著這兩名宇航員在豎直向上發(fā)射時(shí)的加速度a的最大值不能超過60m/s2；
（2）船運(yùn)行線速度的表達(dá)式為
3
2πR2g
T
．
點(diǎn)評(píng)：飛船繞地球最圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律即可正確解題．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空．飛船繞地球飛行的周期是91.64分，根據(jù)以上消息近似地把飛船運(yùn)動(dòng)看做繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．試估算飛船距地面的高度．（已知：地球質(zhì)量為6.0×1024kg，地球的半徑R為6.4×103km）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

我國(guó)發(fā)射的“神舟”五號(hào)飛船于2003年10月15日上午9：00在酒泉載人航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空．按預(yù)定計(jì)劃在太空飛行了接近21小時(shí)，環(huán)繞地球14圈，在完成預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)后北京時(shí)間10月16日6時(shí)07分在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸．試回答下列問題：
（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估計(jì)飛船的軌道半徑約是通訊衛(wèi)星軌道半徑的多少倍？（保留根號(hào)）
（2）當(dāng)返回艙降到距地面10km時(shí)，回收著陸系統(tǒng)啟動(dòng)工作，彈出傘艙蓋后，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘、和主傘動(dòng)作，主傘展開面積足有1200㎡由于空氣阻力作用有一段減速下落過程，若空氣阻力與速度的平方成正比，這一過程的收尾速度為14m/s．已知返回艙的質(zhì)量為8t，則當(dāng)返回艙速度為42m/s時(shí)的加速度為多大？（g取10m/s2）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月15日，隨著“神州五號(hào)”載人飛船的發(fā)射升空，設(shè)飛船在離地面高度為h，在一圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球半徑R，地球表面重力加速度為g．
求：（1）飛船在軌道上運(yùn)行的速度大�。�
（2）飛船運(yùn)行的周期？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

2003年10月15日我國(guó)成功發(fā)射了“神舟五號(hào)”飛船，總質(zhì)量為7790公斤，它在太空飛行14圈、歷時(shí)21小時(shí)斤，成功返回：2005年10月12日又成功發(fā)射了“神舟六號(hào)”，總質(zhì)量為8噸多，它在太空飛行77圈、歷時(shí)115小時(shí)33分后，成功返回．假定兩飛船的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩飛船的運(yùn)行周期近似相等．比較兩飛船的飛行情況可知（　�。�
A、兩者運(yùn)行時(shí)的角速度相等B、兩者運(yùn)行的離地面的高度相等C、兩者運(yùn)行時(shí)的向心加速度大小相等D、兩者運(yùn)行時(shí)受到的萬(wàn)行引力大小相等

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

我國(guó)于2003年10月15日成功發(fā)射并回收了“神舟”五號(hào)載入飛船，已知“神舟”五號(hào)繞地球飛行了14圈共歷時(shí)約21小時(shí)，試計(jì)算飛船飛行軌道離地面的平均高度．取地球半徑R=6400km，g=10m/s2．設(shè)飛船飛行14圈都做相同的圓軌道運(yùn)行．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案