Question

【題目】2005年10月12日9時(shí)，“神舟”六號(hào)飛船一飛沖天，一舉成功，再次把中國(guó)人“巡天遙看一天河”的陸地夢(mèng)想變成“手可摘星辰，攬明月”的太空現(xiàn)實(shí)，“神舟”六號(hào)飛船點(diǎn)火發(fā)射時(shí)，飛船處于一個(gè)加速過(guò)程，在加速過(guò)程中宇航員處于超重狀態(tài)．人們把這種狀態(tài)下宇航員所受支持力FN與在地表面時(shí)重力mg的比值K=稱(chēng)為載荷值．

（1）假設(shè)宇航員聶海勝和費(fèi)俊龍?jiān)诔�重狀態(tài)下載荷值的最大值為K=7，飛船帶著宇航員豎直向上發(fā)射時(shí)的加速度a的最大值為多少？已知地球表面的重力加速度g=10m/s2．

（2）“神舟”六號(hào)飛船發(fā)射成功后，進(jìn)入圓形軌道穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為T，地球的半徑為R，表面的重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G，試求這一圓形軌道距離地面的高度H．（用R、g、T、G表示）

Answer 1

【答案】（1）飛船帶著宇航員豎直向上發(fā)射時(shí)的加速度a的最大值為60m/s2．

（2）一圓形軌道距離地面的高度為﹣R．

【解析】

運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)宇航員研究，因?yàn)?/span>，所以，a越大，k越大，為了保護(hù)宇航員的安全，k最大只能取7，把7代入，即得a的最大值．飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力由地球?qū)︼w船的萬(wàn)有引力提供，由牛頓第二定律可以分析答題.

由牛頓第二定律可知：，

由題意可知：，

整理得：，

將代入解得：；

設(shè)地球的質(zhì)量為M，飛船的質(zhì)量為m，飛船距地面高為h，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律得：

，

在地球表面附近，重力等于萬(wàn)有引力，即，

解得: