【題目】在2013年9月23到27日北京舉行的第64屆國(guó)際宇航大會(huì)上，航天科技集團(tuán)董事長(zhǎng)許達(dá)哲做了中國(guó)航天的精彩報(bào)告，報(bào)告中提到我國(guó)將2030年前將進(jìn)行火星探測(cè)、深空太陽(yáng)觀測(cè)、小行星伴飛好著陸、金星探測(cè)、木星探測(cè)和火星取樣返回等多個(gè)深空探測(cè)項(xiàng)目．設(shè)想未來(lái)某一天宇航員完成了對(duì)火星表面的科學(xué)考察任務(wù)后，將乘坐返回艙返回圍繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道艙，如圖所示．為了安全，返回艙與軌道艙對(duì)接時(shí)，必須具有相同的速度．求該宇航員乘坐的返回艙要安全返回軌道艙，至少需要消耗多少能量？

已知：返回過(guò)程中需克服火星引力做功，返回艙與人的總質(zhì)量為m，火星表面重力加速度為g，火星半徑為R，軌道艙到火星中心的距離為r；不計(jì)火星表面大氣對(duì)返回艙的阻力和火星自轉(zhuǎn)的影響．

【答案】

【解析】試題分析：根據(jù)火星表面物體重力等于萬(wàn)有引力求得火星質(zhì)量，然后根據(jù)軌道艙做圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力做向心力求得運(yùn)行速度，即可由能量守恒求得返回過(guò)程消耗的能量。

物體m在火星M表面附近時(shí)重力等于萬(wàn)有引力：

解得火星質(zhì)量為：

設(shè)軌道艙的質(zhì)量為m0，速度大小為v，則由萬(wàn)有引力做向心力可得：

聯(lián)立可得：

返回艙返回過(guò)程只有萬(wàn)有引力和燃料推力做功，故由能量守恒可得該宇航員乘坐的返回艙要安全返回軌道艙，至少需要消耗的能量為：

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】高速鐵路彎道處，外軌比內(nèi)軌_____（填“高”或“低”）；列車通過(guò)彎道時(shí)______　 �。ㄌ�“有”或“無(wú)”）加速度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽(yáng)極A上的電壓的關(guān)系圖象，下列說(shuō)法不正確的是（　�。�

A. 由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大

B. 由圖線①、②、③可知對(duì)某種確定的金屬來(lái)說(shuō)，其遏止電壓只由入射光的頻率決定

C. 遏止電壓越大，說(shuō)明從該金屬中逃出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大

D. 不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強(qiáng)，就能發(fā)生光電效應(yīng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針打點(diǎn)周期決定于（ ）

A.交變電壓的高低

B.交變電流的頻率

C.永久磁鐵磁性的強(qiáng)弱

D.振針與復(fù)寫(xiě)紙之間的距離

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，為兩電荷連線的中垂線，、、三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且與關(guān)于對(duì)稱、點(diǎn)位于上，點(diǎn)位于兩電荷的連線上，以下判斷正確的是（ ）

A. 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)

B. 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)

C. 、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

D. 試探電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能小于在點(diǎn)的電勢(shì)能

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】為了測(cè)量木塊與木板之間的滑動(dòng)摩擦力，某同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種方案，如圖甲和乙所示，甲是將長(zhǎng)木板固定在水平面上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木板上的木塊；乙是用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉住木塊，他水平拉動(dòng)木塊下的木板，你認(rèn)為更利于操作的方案是 ， 理由是。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，P是傾角為30°的光滑固定斜面．勁度為k的輕彈簧一端同定在斜面底端的固定擋板C上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連接．細(xì)繩的一端系在物體A上，細(xì)繩跨過(guò)不計(jì)質(zhì)量和摩擦的定滑輪，另一端有一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的小掛鉤．小掛鉤不掛任何物體時(shí)，物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)繩與斜面平行．在小掛鉤上輕輕掛上一個(gè)質(zhì)量也為m的物塊B后，物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)．斜面足夠長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B始終未接觸地面．

（1）求物塊A剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a；
（2）設(shè)物塊A沿斜面上升通過(guò)Q點(diǎn)位置時(shí)速度最大，求Q點(diǎn)到出發(fā)點(diǎn)的距離x0及最大速度vm；
（3）把物塊B的質(zhì)量變?yōu)?/span>Nm(N＞0.5)，小明同學(xué)認(rèn)為，只要N足夠大，就可以使物塊A沿斜面上滑到Q點(diǎn)時(shí)的速度增大到2vm ， 你認(rèn)為是否正確？如果正確，請(qǐng)說(shuō)明理由，如果不正確，請(qǐng)求出A沿斜面上升到Q點(diǎn)位置時(shí)的速度的范圍．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩個(gè)帶電小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2.靜止時(shí)兩懸線與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2，且恰好處于同一水平面上．下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 若q1＝q2，則θ1＝θ2

B. 若q1＜q2， 則θ1＞θ2

C. 若m1＝m2，則θ1＝θ2

D. 若m1＜m2，則θ1＞θ2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率υ勻速下降；若兩板間電壓為U，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率υ勻速上升。若兩板間電壓為－U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向?qū)⑹?　　)

A. 2υ、向上 B. 3υ、向上 C. 2υ、向下 D. 3υ、向下

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