中考試題中的神舟飛船

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


  我國(guó)自行研制的“神舟”五號(hào)載人飛船在酒泉載人航天城發(fā)射成功后,2004年中考許多省市就有關(guān)于“神五”的不少試題。后知“神舟”六號(hào)將于2005年發(fā)射,與“神五”相比,“神六’有三變(飛行天數(shù)肯定要超過(guò)一天,搭載航天員肯定要超過(guò)一人,飛行時(shí)航天員將進(jìn)入軌道艙做太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)),三不變(船型質(zhì)量不變、設(shè)備安排不變、發(fā)射地點(diǎn)不變)。
  
  我們通過(guò)有關(guān)“神五”的中考試題分析,初步了解神舟飛船的一些知識(shí),以便在今后的考試中對(duì)此類問(wèn)題迎刃而解。
  
  典型示例一
  
  例1(2004,哈爾濱市)2003年10月15日,我國(guó)成功發(fā)射“神舟”五號(hào)載人飛船,飛船隨火箭一起離開(kāi)發(fā)射塔飛向太空,下列表述中錯(cuò)誤的是
  
  A.飛船受到平衡力的作用。
  
  B.火箭推力對(duì)飛船做了功。
  
  C.飛船的動(dòng)能和勢(shì)能不斷增加。
  
  D.燃料的化學(xué)能最終會(huì)轉(zhuǎn)化成為火箭的機(jī)械能。
  
  例2(2004,黑龍江省)“神舟”五號(hào)飛船成功完成了第一次載人航天飛行,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人民的航天夢(mèng)想,飛船環(huán)繞地球飛行時(shí),如果在艙內(nèi)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),其中不能完成的是
  
  A.用天平測(cè)礦石樣品的質(zhì)量。
  
  B.用顯微鏡觀察洋蔥表皮。
  
  C.用溫度計(jì)測(cè)溫度。
  
  D.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力。
  
  倒3(2004,江西。2003年10月16日,“神舟”五號(hào)載人飛船成功返航,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人幾千年的“飛天”夢(mèng),當(dāng)飛船減速著陸時(shí),“航天英雄”楊利偉的
  
  A.動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減少。
  
  B.動(dòng)能減少,重力勢(shì)能減少。
  
  C.動(dòng)能不變,重力勢(shì)能不變。
  
  D.動(dòng)能不變,重力勢(shì)能減少。
  
  1.相關(guān)知識(shí)
  
  “神舟”五號(hào)是由我國(guó)的“長(zhǎng)征二號(hào)F”大推力運(yùn)載火箭發(fā)射升空的,火箭是人類進(jìn)行航天活動(dòng)的基本動(dòng)力裝置,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),燃料和氧化劑在燃燒室內(nèi)燃燒,產(chǎn)生高溫燃?xì)猓細(xì)馔ㄟ^(guò)噴管向后高速噴出,對(duì)火箭產(chǎn)生推力,把火箭發(fā)射升空,燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能又轉(zhuǎn)化成火箭的機(jī)械能。
  
  飛船在整個(gè)航天過(guò)程中會(huì)受到各種力(如地球引力,燃料燃燒的推力等等),火箭升空后所做的運(yùn)動(dòng),就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。飛船上升階段,在火箭的推力下做加速運(yùn)動(dòng),這時(shí)航天員要承受4-5個(gè)g(g=9.8N/kg)的“超重”,相當(dāng)于四、五個(gè)與他同樣的人壓在了他的身上。飛船進(jìn)入繞地軌道時(shí),只受到地球引力作用,使之繞地球做圓周地運(yùn)動(dòng),又進(jìn)入失重狀態(tài)。當(dāng)同學(xué)們坐過(guò)山車從最高處往下急沖時(shí)的感覺(jué),就近似于失重了。
  
  飛船從發(fā)射升空到成功返回,飛船在太空中完成數(shù)百個(gè)運(yùn)行動(dòng)作,是通過(guò)噴射燃?xì)鈦?lái)實(shí)施變軌調(diào)整姿態(tài)(即改變飛行高度,運(yùn)行方向),這是應(yīng)用了物理學(xué)中力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原理。飛船返回時(shí),需要反向施力(這時(shí)啟動(dòng)反推力火箭)以減小速度,這樣飛船就會(huì)落回地面。
  
  2.有關(guān)數(shù)據(jù)
  
  “神五”繞地球14R,歷時(shí)21h,航程60萬(wàn)km。飛船升空后進(jìn)入距地球表面近地點(diǎn)高度約200km,遠(yuǎn)地點(diǎn)約350km的橢圓形軌道,實(shí)施變軌后進(jìn)入距地表約343km的圓形軌道。
  
  3.示例分析
  
  示例1中飛船升空受火箭推力作用,做加速度運(yùn)動(dòng)不可能受平衡力作用,這時(shí)飛船的動(dòng)能和勢(shì)能不斷增大,所增大的機(jī)械能是火箭燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,故選D。示例2中,如果在艙內(nèi)做實(shí)驗(yàn),由于產(chǎn)生失重現(xiàn)象,則不能用天平測(cè)質(zhì)量,同樣也不能用測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力(但用測(cè)力計(jì)可測(cè)量手的拉力大小),故答案為A、D。示例3中,飛船返回時(shí)已啟動(dòng)反推力火箭以減小速度,動(dòng)能減少,重力勢(shì)能減少,故選B。
  
  典型示例二
  
  例4(2004,大連市課改實(shí)驗(yàn)區(qū))2003年10月15日至16日,我國(guó)成功地發(fā)射并回收了“神舟”五號(hào)載人飛船。
  
 。1)火箭發(fā)射時(shí),高溫的火焰向下噴射,大量的“白氣”從發(fā)射臺(tái)底部的大水池中涌出,這些“白氣”是怎樣產(chǎn)生的?
  
 。2)返回艙返回地球時(shí),在距地面1.2m高處,反沖發(fā)動(dòng)機(jī)向地面噴火,飛船進(jìn)一步減速,最后落地,請(qǐng)你寫(xiě)出在這一過(guò)程中包含的兩條力學(xué)知識(shí)。
  
  第一條:____________________;
  
  第二條:____________________。
  
  例5(2004,遼寧。┤鐖D1所示,2003年10月15日9時(shí)整,我國(guó)自行研制的“長(zhǎng)征”二號(hào)F型火箭載著“神舟”五號(hào)載人飛船成功升入太空,繞地球飛行數(shù)圈后又于10月16日6時(shí)54分順利返回地面,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)第一次載人航天飛行,根據(jù)你對(duì)這一過(guò)程的了解,列舉出與此事件相關(guān)的兩個(gè)不同的物理知識(shí)。
  
 。1)____________________;
  
 。2)____________________。
  
  1.相關(guān)知識(shí)
  
  火箭發(fā)射臺(tái)底建有一個(gè)大水池,火箭發(fā)射時(shí)水池中的水遇高溫火焰汽化變成水蒸氣,高溫的水蒸氣遇冷液化成小水珠形成白氣。火箭在大氣中飛行的時(shí)候,摩擦生熱,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,頭部溫度可達(dá)幾千攝氏度,為防止火箭燒壞,火箭頭上涂有一層特殊材料,這種材料在高溫下熔化并汽化、吸熱。
  
  隨著飛船脫離運(yùn)載火箭順利進(jìn)入太空,展開(kāi)后的太陽(yáng)帆板(即太陽(yáng)能電池翼)就像是飛船長(zhǎng)出兩對(duì)碩大的翅膀。太陽(yáng)帆板有充電和供電兩大功能,相當(dāng)于一個(gè)小型發(fā)電站,通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能,來(lái)為飛船上的電器設(shè)備提供能源,飛船上雖備有應(yīng)急電源,但支持的時(shí)間有限,主要還是依靠太陽(yáng)帆板提供電能。
  
  飛船進(jìn)入軌道后每繞地球飛行一周,必經(jīng)過(guò)一小時(shí)的陽(yáng)光區(qū)和三、四十分鐘的陰影區(qū),由此外表面要經(jīng)歷起碼180℃的溫差考驗(yàn)。當(dāng)飛船返回艙在返回時(shí),常?梢钥吹酵獗砻姹粺g的痕跡,這是飛船以高速進(jìn)入大氣層,和大氣摩擦(溫度可達(dá)兩千攝氏度)被燒蝕而成的。返回艙采用的燒蝕材料在高溫時(shí)能發(fā)生分解、融化。蒸發(fā)和升華等物理和化學(xué)變化,這樣可借材料的質(zhì)量消耗帶走大量的熱,以達(dá)到阻止熱流傳入返回艙內(nèi)部的目的。常用的燒蝕材料有聚四氟乙烯、石墨、碳以及碳復(fù)合材料、石英和玻璃類材料及增強(qiáng)酚醛材料。
  
  “神舟”系列的發(fā)射時(shí)間是有選擇的,一至四號(hào)發(fā)射時(shí)間都是在夜晚,主要是便于飛船發(fā)射升空時(shí),地面的光學(xué)跟蹤測(cè)量?jī)x易于捕捉到目標(biāo)!吧裰邸蔽逄(hào)飛船首次載人飛行,為了充分保障航天員的安全,發(fā)射時(shí)間卻選在了白天。
  
  2.“長(zhǎng)征”二號(hào)F火箭結(jié)構(gòu)如圖2所示
  
  3.示例解析
  
  示例4中,(1)火箭發(fā)射臺(tái)底有一個(gè)大水池,火箭發(fā)射時(shí)水池中的水遇高溫火焰汽化變成水蒸氣,高溫的水蒸氣遇冷液化成小水珠形成白氣。(2)①物體間力的作用是相互的;②力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。示例5中,(1)火箭燃料燃燒過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;(2)火箭頭部做成尖的是為了減小空氣阻力;(3)火箭上升過(guò)程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;(4)火箭頭部的特殊物質(zhì)在高溫下熔化并汽化吸熱。保護(hù)火箭頭部,溫度不致太高;(5)發(fā)射架底部產(chǎn)生大量白氣,有汽化和液化現(xiàn)象;(6)加速上升過(guò)程中航天員處于超重狀態(tài);(7)入軌后航天員處于失重狀態(tài);(8)在空中太陽(yáng)能帆板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能;(9)上升、下落、變軌利用了反沖作用原理;(10)楊利偉若不穿太空服,只帶氧氣瓶,則不能走出艙外是因?yàn)榕撏馓諞](méi)有大氣壓(或太空溫度太低);(11)返回艙下降到80km時(shí),艙外燒得紅紅的,是因?yàn)榇撆c空氣摩擦生熱,產(chǎn)生很高的溫度,而艙內(nèi)溫度沒(méi)有變化,是因?yàn)榕擉w材料的隔熱性能好;(12)“神五”選在白天發(fā)射是為了充分利用太陽(yáng)能,在飛船進(jìn)入太空后,使光電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,以維持飛船的正常工作。
  
  評(píng)注:中考中常出現(xiàn)與科技新成果相結(jié)合的試題,這類題立意高、落點(diǎn)低、信息新,具有明顯的時(shí)代氣息,旨在引導(dǎo)同學(xué)關(guān)心科技發(fā)展動(dòng)向,關(guān)心社會(huì)進(jìn)步,熱愛(ài)科學(xué)知識(shí)。我們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)中應(yīng)努力拓展知識(shí)面,充分利用所學(xué)過(guò)的知識(shí)去推理變通解決沒(méi)有接觸過(guò)的實(shí)際問(wèn)題。
  
  

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