Question

2003年10月15日9時(shí)50分，我國(guó)成功發(fā)射了“神舟”五號(hào)載人宇宙飛船，飛船順利升空并繞地球飛行14圈后成功回收．我國(guó)已成為世界上第三個(gè)實(shí)現(xiàn)載人航天的國(guó)家，載人航天的成功成為中國(guó)人民的特大喜事．試回答以下幾個(gè)問(wèn)題．

(1)已知地球半徑R=6400km，地球表面上的重力加速度g=9.8m/s，若載人飛船在距地面高640km的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則飛船在此軌道上運(yùn)行速度為_(kāi)_____．

(2)載人宇宙飛船在加速上升的過(guò)程中，宇航員處于___________狀態(tài)．若在距地面不太遠(yuǎn)的地點(diǎn)，宇宙飛船內(nèi)的宇航員對(duì)座位的壓力是他在靜止時(shí)重力的4倍，則此時(shí)飛船的上升加速度為_(kāi)__________．

(3)載人宇宙飛船在發(fā)射升空時(shí)，如果宇航員保持直立姿態(tài)，他的心臟和血管會(huì)受到怎樣的影響？宇航員應(yīng)采取怎樣的姿態(tài)最好？

(4)宇宙飛船的軌道艙是宇航員在軌道上進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所，由于空間的限制，攜帶的儀器要經(jīng)過(guò)精選，下列哪些儀器不能選中

[　　]

A．水銀氣壓計(jì)

B．天平

C．?dāng)[鐘

D．多用電表

E．彈簧秤

F．酒精溫度計(jì)

Answer 1

答案：略
解析：

(1)宇宙飛船在圓周軌道上運(yùn)時(shí)，地球的萬(wàn)有引力提供飛船所需的向心向心力，則 在地面上：　　　　　�、� 在軌道上：　�、� 由①、②兩式可得 ．即宇宙飛船在距地面高640km處的運(yùn)行速度為． (2)在加速上升過(guò)程中，飛船處于超得狀態(tài)；對(duì)宇航員根據(jù)牛頓第二定律可得N－mg=ma，則． (3)在超重狀態(tài)下，人的頭部血液會(huì)流向下肢，血液淤積在下肢靜脈之中，抑制了血液向心臟和腦部的回流．心臟輸血量減少，動(dòng)脈血壓降低，腦部的供血不足，輕則引起頭暈、視物模糊、反應(yīng)愚鈍，重則喪失意識(shí)、失去控制操作儀器的能力．因此，在發(fā)射和降落時(shí)(超重階段)宇宙員應(yīng)采取平臥的姿態(tài)． (4)宇宙飛船中要選用并攜帶的儀器，必須是在超重和完全失重狀態(tài)下仍能正常使用的，即這些儀器的工作原理必須是與重力作用無(wú)關(guān)的．其中水銀氣壓計(jì)是利用了水銀的重力與大氣壓力相平衡而測(cè)量大氣壓的；天平是利用了砝碼與待測(cè)物體的重力對(duì)天平橫桿支點(diǎn)的力矩平衡而測(cè)量物體質(zhì)量的；擺鐘的擺動(dòng)是由鐘擺的重力沿切線方向上的分力(即回復(fù)力)導(dǎo)致的．以上這三種儀器的工作原理均與重力有關(guān)，在超重與失重狀態(tài)下均不能正確地測(cè)量氣壓、質(zhì)量和時(shí)間，因而宇宙飛船中不能攜帶．多用電表是運(yùn)用電磁作用原理制作的；彈簧秤是依據(jù)胡克定律，根據(jù)彈簧的伸長(zhǎng)量與所受外力成正比的原理測(cè)量力的大��；酒精溫度計(jì)是利用酒精的熱脹冷縮原理指示環(huán)境溫度的，以上三種儀器均與重力作用無(wú)關(guān)，因此在超重、失重狀態(tài)仍能正常使用(彈簧秤在衛(wèi)星中雖不能測(cè)量重力但可測(cè)量其他的力)．故這三種儀器可能被選中而出現(xiàn)在宇宙飛船中． 分析衛(wèi)星及其內(nèi)載物體的超重、失重和完全失重的問(wèn)題與分析升降機(jī)中物體的超重、失重的原理完全相同，其關(guān)鍵是，首先要明確向心力是一種按效果命名的力，其次要清楚是重力或者說(shuō)是萬(wàn)有引力完全提供了向心力．圍繞宇宙飛船的發(fā)射、運(yùn)行、回收等方面的問(wèn)題是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，了解和掌握這些知識(shí)對(duì)物理的學(xué)習(xí)十分重要．