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2008年9月25日我国“神舟七号”宇宙飞船成功发射，9月27日下午四点四十五分十七秒，我国宇航员翟志刚迈出中国人太空第一步，经过二十分钟的太空漫步后，成功返回轨道舱，这标志着中国历史上第一次太空行走成功完成．请回答下列问题：
（1）．现测得“神舟七号”宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球半径为R，表面的重力加速度为g，求“神舟七号”宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动的速度大小．
（2）．假如宇航员出舱时没有系安全绳，靠喷出氧气的反冲来完成太空行走，设宇航员连同装备的总质量为M=100kg，其中所带氧气质量为m=0.90kg，已知宇航员呼吸的耗氧率为m=2×10-4kg/s，氧气喷出的速度大小为v=50m/s，每次喷气时间极短，不考虑喷出氧气对设备及宇航员总质量的影响．宇航员刚出舱喷出氧气质量为m1=0.2kg后，达到距飞船S=50m处时再次喷出m2=0.30kg氧气立即返回飞船，问宇航员是否能安全返回飞船？
【答案】分析：（1）宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解飞船的速度；
（2）宇航员刚出舱喷出氧气质量为m1=0.2kg后，根据动量守恒求出此时宇宙航员的速度，即求出宇宙航员达到距飞船S=50m处所用时间t1．已知宇航员呼吸的耗氧率为m=2×10-4kg/s，即可知道这段时间内宇航员呼吸的耗氧量．设宇航员再次反向喷出氧气质量m2后速度大小为u，则根据动量守恒定律和距离S结合求出宇航员安全返回的时间，并求出此时间内
宇航员在t2时间内消耗的氧气质量，得到宇航员在太空行走过程中总共消耗的氧气质量，若总共消耗的质量小于m=0.90kg宇航员可安全返回飞船．
解答：解：（1）设地球质量为M，飞船质量为m，飞船圆轨道的半径为r，根据万有引力定律和牛顿第二定律有：=mr（）2      ①
在地面附近物体有：G=mg ②
由①②式解得：r=  ③
又 v=  ④
由③④式解得：v=⑤
（2）设宇航员刚出舱喷出氧气质量为m1后速度大小为V，则根据动量守恒定律有：
   0=m1v-MV                                   ⑥
宇航员到达距飞船S=50m处的时间为 t1=                         ⑦
由⑥⑦式解得：t1===500s                      ⑧
宇航员t1时间内消耗的氧气质量为：m3=mt1=0.1kg                 ⑨
设宇航员再次反向喷出氧气质量m2后速度大小为u，则根据动量守恒定律有：
    MV=m2v-Mu                                      ⑩
宇航员安全返回的时间为：t2=（11）
由⑥⑨⑩式得：t2= （12）
当m2=0.3kg时，由式解得t2=1000s
宇航员在t2时间内消耗的氧气质量为：m4=mt2=0.2kg
宇航员在太空行走过程中总共消耗的氧气质量为m′=m1+m2+m3+m4=0.8kg
因为m′＜m，所以宇航员能安全返回飞船．
答：
（1）“神舟七号”宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动的速度大小为．
（2）宇航员能安全返回飞船．
点评：本题要建立物理模型，理清思路，关键键能从题干中得出和理解有用的信息，如所带氧气质量为m=0.90kg，已知宇航员呼吸的耗氧率为m=2×10-4kg/s．
练习册系列答案
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2000年12月，我国自行建立了用于全球卫星定位（GPS）的“北斗星一号”系统，两颗卫星运行在高度为3.6×104km的同步轨道上，适用于中国地区．2008年9月25日，我国自行研制的第三艘载人飞船“神舟七号”发射升空，26日在圆轨道上正常运行．27日16时49分，身着我国自行研制的第一套舱外航天服--“飞天”舱外航天服的航天员翟志刚顺利出舱，开始实施我国首次空间出舱活动--“太空漫步”．16时59分，翟志刚完成“太空漫步”，进入轨道舱．整个“太空漫步”约10分钟，“漫步”约4.6×103km．那么关于“北斗星一号”卫星与“神舟七号’’飞船在轨道上正常运行时比较（　　）
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2008年9月25日，我国继“神舟”五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神舟”七号载人飞船．把“神舟”七号载人飞船在一段时间内的运动看成绕地球做匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H．已知地球半径为R，引力常量为G． 求：
（1）地球的质量；
（2）飞船线速度的大小；
（3）飞船的向心加速度大小．
精英家教网2008年9月25日21时10分，我国成功发射了神舟七号飞船．用长征二号F型运载火箭将神舟七号送入椭圆轨道，实施变轨后，再进入预定圆轨道，如图所示．飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球的质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，求：
（1）飞船在预定圆轨道上飞行的周期T；
（2）飞船在预定圆轨道上飞行速度v的大小．

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