Question

18．2012年6月18日搭载着3位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号牵手，掀开了我国航天事业的新篇章，同轨的神舟九号向前追赶天宫一号飞船的过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段，在远距离导引阶段神舟九号应向后（选填“前”或“后”）喷气，形成组合体后绕地球做匀速圆周运动的速度小于（选填“大于”或“小于”）第一宇宙速度，组合体的绕行周期应比对接前神州九号的周期大（选填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 航天器绕地球做运动时，当万有引力不够提供向心力，做离心运动，当万有引力大于向心力时，做近心运动．第一宇宙速度是做圆周运动最大的环绕速度．根据万有引力提供向心力得出线速度与轨道半径的关系，从而比较速度的大小．根据轨道半径比较周期的大小．

解答 解：在远距离导引阶段，“神舟九号”欲追上“天宫一号”，必须在低轨道上加速，使万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道．故在远距离导引阶段，神舟九号向后喷气加速．
根据$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{r}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$得，v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，T=$\sqrt{\frac{4{π}^{2}{r}^{3}}{GM}}$，轨道半径越大，线速度越小，可知形成组合体后绕地球做圆周运动的速度小于第一宇宙速度．
由于轨道半径变大，则周期变大，组合体的绕行周期比对接前神州九号的周期大．
故答案为：后，小于，大．

点评 解决本题的关键掌握航天器的变轨原理，以及掌握万有引力提供向心力这一理论，并能灵活运用．