Question

9．近几年我国在航空航天工业上取得了长足的进步，既实现了载人的航天飞行，又实现了航天员的出舱活动．如图所示，在某次航天飞行实验活动中，飞船先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点343千米的P处点火加速，由椭圆轨道1变成高度为343千米的圆轨道2．下列判断正确的是（　　）

• A． 飞船在椭圆轨道1上的机械能比圆轨道2上的机械能大
• B． 飞船在圆轨道2上时航天员出舱前后都处于失重状态
• C． 飞船在此圆轨道2上运动的角速度小于同步卫星运动的角速度
• D． 飞船在椭圆轨道1上通过P的加速度小于沿圆轨道2运动的加速度

Answer 1

分析 同步卫星的周期T=24h，根据周期与角速度的关系可知角速度的大小关系．
飞船在飞行过程中只受地球万有引力作用，飞船处于完全失重状态．
飞船的加速度由万有引力产生，加速度是否相同就是看飞船受到的万有引力是否一样．

解答 解：A、在远地点343千米处点火加速，机械能增加，故飞船在椭圆轨道1上的机械能比圆轨道2上的机械能小，故A错误．
B、飞船在圆轨道上时，航天员出舱前后，航天员所受地球的万有引力提供航天员做圆周运动的向心力，航天员此时的加速度就是万有引力加速度，即航天员出舱前后均处于完全失重状态，但都受重力，故B正确．
C、因为飞船在圆形轨道上的周期为90分钟小于同步卫星的周期，根据ω=$\frac{2π}{T}$可知角速度与周期成反比，所以飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度，故C错误．
D、飞船变轨前后通过椭圆轨道远地点时的加速度均为万有引力加速度，据$a=\frac{GM}{{r}^{2}}$可知，轨道半径一样则加速度一样，故D错误．
故选：B．

点评 圆形轨道上，航天器受到的万有引力提供航天器做圆周运动的向心力，即万有引力产生的加速度等于向心加速度，无论航天器是否做圆周运动，空间某点航天器无动力飞行时的加速度即为万有引力加速度，此加速度只跟物体轨道半径有关，与运动状态无关．