Question

（2005?濟(jì)南二模）2003年10月15日，我國成功發(fā)射了第一艘載人宇宙飛船“神舟五號”．火箭全長58.3m，起飛重量479.8t，火箭點火升空，飛船進(jìn)入預(yù)定軌道．“神舟五號”環(huán)繞地球飛行14圈約用時間21h．飛船點火豎直升空的過程中，儀器顯示他對座艙的最大壓力等于他體重的5倍．飛船進(jìn)入軌道后，楊利偉還多次在艙內(nèi)漂浮起來．假設(shè)飛船運行的軌道是圓形軌道．（地球半徑R取6.4×10³km，地面重力加速度g取10m/s²，計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字，290～305的立方根均取6.7）
（1）在這一過程中，楊利偉有時“對座艙的最大壓力等于他體重的5倍”，有時又會在艙內(nèi)“漂浮起來”．試說明這屬于什么物理現(xiàn)象．
（2）估算飛船運行軌道距離地面的高度．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)物體對支撐物壓力大于重力時處于超重狀態(tài)，小于重力是處于失重狀態(tài)，壓力為零時處于完全失重狀態(tài)；
（2）研究飛船繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式表示出周期，再根據(jù)已知量周期找出未知量軌道半徑．

解答：解：（1）前者為超重現(xiàn)象，后者為失重現(xiàn)象
（2）飛船繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力：
G

Mm

R2

=m

4π2

T2

(R+h)
在地球表面，萬有引力與重力近似相等，得G

Mm

R2

=mg；
又T=1.5h=5.4×10³s；
解得h=3.1×10² km．
答：（1）楊利偉“對座艙的最大壓力等于他體重的5倍”時處于超重狀態(tài)，在艙內(nèi)“漂浮起來”時處于失重狀態(tài)．
（2）飛船運行軌道距離地面的高度3.1×10² km．

點評：注意此類題目解題關(guān)鍵是抓住萬有引力提供向心力，列式求解出線速度、角速度、周期和向心力的表達(dá)式，再進(jìn)行討論．