题目内容

(18分)

(1)设“神舟”六号载人飞船在圆轨道上绕地球运行n圈所用的时间为t,若地球表面的重力加速度为g(g=10m/s2),地球半径为R,求:飞船的圆轨道离地面的高度H;

(2)在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是v=108km/h。汽车在这种路水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径R是多少?如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥,要使汽车能够安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径r至少是多少?(g=10m/s2)

 

(1)H=(gR2t2/4π2n2)1/3-R

(2)r=90m

解析:

(1)根据牛顿第二定律有:GMm/(R+H)2=m(R+H)(2π/T)2        3分

    T=t/n    1分     又g=GM/R2       3分

联立解得:H=(gR2t2/4π2n2)1/3-R            2分

(2)设车辆的质量为m,在湾道时静摩擦力提供向心力。

f=mv2/R   f=μmg    3分      v=108Km/h=30m/s  1分

解得:R=150m    1分

车辆即将离开路面时对应最小半径r,根据牛顿第二定律有;

mg=mv2/r      3分

解得:r=90m    1分

 

练习册系列答案
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“神舟”七号飞船于2008年9月25日晚9时10分从酒泉卫星发射中心发射升空.飞船在太空预定轨道绕地球飞行了四十六圈.飞行期间,航天员飞行乘组在地面组织指挥和测控系统的协同配合下,顺利完成了空间出舱活动和一系列空间科学试验.28日17时37分,“神舟”七号飞船在内蒙古中部预定区域成功着陆.随后,执行飞行任务的航天员翟志刚、刘伯明和景海鹏安全出舱,中国神舟七号载人航天飞行获得圆满成功.飞船升空后,首先沿椭圆轨道运行,近地点约为200公里,远地点约为347公里.在绕地球飞行5圈后,地面发出指令,使飞船上的发动机在飞船到达远地点时自动点火,实行变轨,提高了飞船的速度,使得飞船在距地面343公里的圆轨道上飞行.(设地球半径为R,地面的重力加速度为g )
(1)试分析航天员在舱内“漂浮起来”的现象产生的原因.
(2)“神舟七号”飞船在绕地飞行5圈后进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高为h 的圆形轨道.则飞船在上述圆形轨道运行的周期是多少?(用h、R、g表示)
(3)返回舱在将要着陆之前,由于空气阻力作用有一段匀速下落过程,若空气阻力与速度的平方成正比,比例系数为k,返回舱的质量为m,且匀速下降过程的重力加速度为,则此过程中返回舱的速度?以及匀速下降过程中单位时间内转化为内能的机械能为多少?

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