Question

據報道，2010年我國成功試飛了“神龍號”空天飛機，它能以每小時2萬公里左右的速度在距離地面幾萬米高的大氣層中飛行，而且可以直接加速進入大氣層外的地球衛星軌道，成為航天飛機．如圖，假設空天飛機原來是在大氣層內沿圓周I繞地球做勻速飛行，后加速通過轉移軌道Ⅱ進入太空軌道Ⅲ（地球衛星軌道）做圓周運動．下面說法中正確的是（　�。�

A、在圓周I上，空天飛機的運行速度可能大于第一宇宙速度

B、在軌道Ⅲ上，空天飛機運行的加速度小于地面重力加速度

C、在圓周I上，空天飛機所受合外力提供向心力

D、軌道Ⅲ越高，空天飛機繞地球運行的角速度越大

Answer 1

分析：知道第一宇宙速度的物理意義．
研究衛星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式表示出所要比較的物理量．
知道空天飛機原來是在大氣層內沿圓周I繞地球做勻速飛行，由所受合外力提供向心力．

解答：解：A、第一宇宙速度是近地衛星的環繞速度，也是最大的圓周運動的環繞速度．
所以在圓周I上，空天飛機的運行速度不可能大于第一宇宙速度，故A錯誤．
B、研究空天飛機繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式：

GMm

r2

=ma，
a=

GM

r2

，其中M為地球質量，r為軌道半徑．
所以在軌道Ⅲ上，空天飛機運行的加速度小于地面重力加速度，故B正確．
C、空天飛機原來是在大氣層內沿圓周I繞地球做勻速飛行，根據圓周運動知識知道由所受合外力提供向心力．故C正確．
D、研究空天飛機繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，列出等式：

GMm

r2

=mω²r，
ω=

GM r3

，其中M為地球質量，r為軌道半徑．
所以軌道Ⅲ越高，空天飛機繞地球運行的角速度越小，故D錯誤．
故選BC．

點評：比較一個物理量，我們應該把這個物理量先用已知的物理量表示出來，再根據表達式進行比較．
向心力的公式選取要根據題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應用．