题目内容

“神舟”五号飞船返回前飞行在距地面340 km的圆形轨道上，速度约为7.7 km/s，飞船上装有52台发动机，它们与燃料供应设备合在一起叫做推进系统.推进系统用于给姿态控制、变轨机动以及飞船脱轨返回提供所需要的冲量.为了便于研究，将52台发动机等效为P1、P2、P3、P4四个喷气发动机，如图4-1所示，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行.开始时，飞船以恒定的速率v0向+x方向平动，假设为了有关研究需要，要使飞船改为向+x偏-y60°的方向以原来的速率v0平动，则可 …（    ）

图4-1

A.先开动P1适当时间，再开动P4适当时间

B.先开动P3适当时间，再开动P2适当时间

C.开动P4适当时间

D.先开动P3适当时间，再开动P4适当时间

解析：由题意知，末速度大小仍为v0，其沿+x方向的分速度为v0cos60°，沿-y方向的分速度为v0sin60°；相比初速度可得开动发动机P1使沿+x方向的速度减小，开动发动机P4使飞船沿-y方向的速度增大为v0，故选项A正确.

答案：A

练习册系列答案
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2003年10月15日上午9时，质量约为8t的“神舟”五号飞船在酒泉卫星发射中心由长征二号F型运载火箭发射升空，16日凌晨6点28分，飞船载人舱在内蒙古中部阿木古朗草原地区安全着陆，中国首次进行载人航天飞行获得圆满成功，我国载人航天事业取得了举世瞩目的成就．试回答如下问题（g取10m/s2）：
（1）飞船垂直地面发射升空，在加速上升过程中宇航员处于超重状态，人们把这种状态下飞船的视重与静止在地球表面时飞船的重力的比值称为耐受力值，用K表示．若飞船发射时加速度的变化范围是20m/s2≤a≤100m/s2，则宇航员的耐受力值范围是多少？
（2）“神舟”五号飞船返回舱降到距地面约10km时，回收着陆系统启动工作，设经过一段时间后，在临近地面时降落伞使返回舱以7.0m/s的速度匀速竖直下降．在距地面约1.0m时，返回舱的4个相同的反推火箭发动机同时点火工作，使返回舱以不大于3.0m/s的速度接触地面，实现软着陆．若返回舱的质量约为2.7t，求一个反推火箭发动机产生的推力至少是多大？
杨利伟同志乘坐我国自己开发和制造的“神舟”五号载人飞船于10月15日上午9时升空，绕地球运动14圈于10月16日凌晨6点23分在内蒙古四子王旗回收场安全着陆，这是我国航天事业上取得的又一光辉业绩．在“神舟”五号飞船返回舱距 地面20km高度时，速度减为200m/s，此后竖直匀速下降，到距地面10km为止．此过程中返回舱所受空气阻力f=
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ρv2S，式中ρ为大气密度，v为返回舱的运动速度，S为与形状特征有关的阻力面积．当返回舱距地面10km时，打开阻力面积为1200m2的降落伞，直到速度降到8.0m/s后匀速下落．为实现软着陆（要求着地时返回舱速度为零），当返回舱距地面1.2m时反冲发动机点火，使返回舱着地时速度为零．返回舱的质量3.0×103kg，g取10m/s2．
（1）用字母表示出返回舱在速度200m/s时的质量．
（2）分析打开降落伞从伞开始撑开到反冲发动机点火前，返回舱的加速度和速度的变化情况．
（3）求反冲发动机的平均反推力的大小及反冲发动机对返回舱所做的功．
2003年10月15日9时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回．在“神舟”五号飞船返回舱距地面20km高度时，速度减为200m/s，此后竖直匀速下降；当返回舱距地面10km时，打开阻力面积为1200m2的降落伞，直至速度降到8.0m/s时再次匀速下落．为实现软着陆（要求着地时返回舱速度为零），当返回舱距地面1.2m时反冲发动机点火，使返回舱着地时速度减为零．
（1）试估算“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期T为多少秒？（保留两位有效数字）
（2）假设返回舱匀速下降时受空气阻力为F f=
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ρv2S，式中ρ为大气密度，v为返回舱运动速度，S为与形状有关的受阻力面积．请用字母表示出返回舱在以速度v竖直匀速下降时的质量（设地球表面的重力加速度为g）；
（3）若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在某一轨道上的匀速圆周运动，设其绕地球运行的周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球半径为R，试分别写出与“神舟”五号载人飞船有关的物理量：离地面的高度h、运行的线速度v、运行的向心加速度a的表达式（用T、g、R表示，不必代入数据计算）．

2003年10月15日上午9时，质量约为8t的“神舟”五号飞船在酒泉卫星发射中心由长征二号F型运载火箭发射升空，16日凌晨6点28分，飞船载人舱在内蒙古中部阿木古朗草原地区安全着陆，中国首次进行载人航天飞行获得圆满成功，我国载人航天事业取得了举世瞩目的成就。试回答如下问题（g取10m/s2）：

（1）飞船垂直地面发射升空，在加速上升过程中宇航员处于超重状态，人们把这种状态下飞船的视重与静止在地球表面时飞船的重力的比值称为耐受力值，用K表示。若飞船发射时加速度的变化范围是20m/s2≤a≤100m/s2，则宇航员的耐受力值范围是多少？

（2）“神舟”五号飞船返回舱降到距地面约10km时，回收着陆系统启动工作，设经过一段时间后，在临近地面时降落伞使返回舱以7.0m/s的速度匀速竖直下降。在距地面约1.0m时，返回舱的4个相同的反推火箭发动机同时点火工作，使返回舱以不大于3.0m/s的速度接触地面，实现软着陆。若返回舱的质量约为2.7t ,求一个反推火箭发动机产生的推力至少是多大？

（20分）2003年10月15日9时，在太空遨游21小时的“神舟”五号飞船返回舱按预定计划，载着宇航员杨利伟安全降落在内蒙古四子王旗地区。“神舟”五号飞船在返回时先要进行姿态调整，飞船的返回舱与留轨舱分离，返回舱以近8km/s的速度进入大气层，当返回舱距地面30km时，返回舱上的回收发动机启动，相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作。在飞船返回舱距地面20km以下的高度后，速度减为200m/s而匀速下降，此段过程中返回舱所受空气阻力为，式中ρ为大气的密度，v是返回舱的运动速度，s为与形状特征有关的阻力面积。当返回舱距地面高度为10km时打开面积为1200m2的降落伞，直到速度达到8m/s后匀速下落。为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为零），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，使返回舱落地的速度减为零，返回舱此时的质量为2.7×103kg。（取g=10m/s2）

（1）用字母表示出返回舱在速度为200m/s时的质量；

（2）分析从打开降落伞到反冲发动机点火前，返回舱的加速度和速度的变化情况；

（3）求反冲发动机的平均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功。

 

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