Question

北京時間2005年10月12日9時整，搭乘兩名航天員費(fèi)俊龍和聶海勝的中國第二艘載人飛船“神州”六號在甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征”二號F運(yùn)載火箭發(fā)射升空．航空航天是一個集物理、化學(xué)、生物、天文、地學(xué)、工程、氣象等多學(xué)科的綜合性工程，請解答下列兩個物理問題：
（1）地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s²，若使航天飛船在無推動力作用的情況下在離地h=140km的圓軌道上繞地球運(yùn)行，則飛船的速度應(yīng)為多少？（保留兩位有效數(shù)字）
（2）假如有一空間站與飛船在同一軌道上運(yùn)動，你是地面控制中心的控制人員，你應(yīng)發(fā)出下列A、B、C三條指令的哪一條，才能讓飛船與空間站對接？
A．讓飛船加速直到追上空間站，完成對接
B．讓飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接
C．讓飛船從原軌道加速至一個較高軌道，再減速追上空間站完成對接
請你明確選擇的指令再說明選擇的理論根據(jù)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)萬有引力等于重力和萬有引力提供向心力求出飛船的速度．
（2）空間站與飛船在同一軌道上運(yùn)動，要實(shí)現(xiàn)對接，需先減速到一個較低軌道，在加速做離心運(yùn)動與空間站完成對接．

解答：解：（1）根據(jù)萬有引力等于重力得，G

Mm

R2

=mg
根據(jù)萬有引力提供向心力得，G

Mm

(R+h)2

=m

v2

R+h

．
聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)解得v=7.8km/s               
（2）
因?yàn)椋猴w船繞地球運(yùn)行時，由牛頓第二定律可知：
G

Mm

r2

=m

v2

r

得，v=

GM r

若加速會導(dǎo)致飛船軌道半徑增大，由上式可知飛船在新的軌道上運(yùn)行速度比空間站小，無法對接；                          
若飛船先減速，它的軌道半徑減小，但速度增大了，故在低軌道上的飛船可接近或超過空間站，只要飛船在低軌道上運(yùn)動到合適位置再加速，則其軌道半徑增大，同時速度減小，當(dāng)正好運(yùn)動到空間站所在位置時停止加速，完成對接．
故選：B．
答：（1）飛船的速度為7.8km/s．
（2）發(fā)出指令應(yīng)是B．

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力等于重力和萬有引力提供向心力這兩個理論，并能靈活運(yùn)用．