“嫦娥一號”問題暢想

蔣秀琴

一、發(fā)射問題

例1 發(fā)射“嫦娥一號”時，為了節(jié)省燃料，應(yīng)采取的發(fā)射方式是

（）

A.因為地球的自轉(zhuǎn)方向是自西向東，應(yīng)采取由西向東發(fā)射

B.因為地球繞太陽公轉(zhuǎn)方向是自西向東，應(yīng)采取由東向西發(fā)射

C.因為我國的衛(wèi)星發(fā)射中心位于北半球，應(yīng)采取由北向南發(fā)射，使飛船盡快到達赤道上空

D.應(yīng)采取相對地面豎直向上發(fā)射，使飛船盡快穿過大氣層，再進入軌道

解析 發(fā)射升空肯定要受到地球引力和空氣阻力作用，應(yīng)使其盡快沖出大氣層，應(yīng)豎直向上發(fā)射，選D.

例2 為了將已燃完燃料的推進火箭和“嫦娥一號”分開，采用引爆爆炸拴中的炸藥，炸斷螺栓，同時將“嫦娥一號”和火箭分別向前和向后推，從而使兩者分離.則分離后“嫦娥一號”將

（）

A.進入較低軌道

B.仍在原軌道

C.進入較高軌道

D.以上三種情況都有可能

解析 “嫦娥一號”借助反沖具有更大速度后將做離心運動，進入更高軌道運轉(zhuǎn)才能達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)，選C.

二、運轉(zhuǎn)問題

例3“嫦娥一號”進入繞地橢圓軌道后，橢圓的一個焦點是地球的球心，如圖1所示，在無動力的飄移階段可以認為只受到地球?qū)λ娜f有引力的作用，在飛船從軌道的A點沿箭頭方向運行到B羔的過程中

（）

A.飛船的速度逐漸增大

B.飛船的速度逐漸減小

C.飛船的加速度逐漸增大

D.飛船受的萬有引力逐漸減小

解析 從A到B遠離地球過程，萬有引力為陽力.詵BD.

三、變軌問題

例4 “嫦娥一號”繞地運行要經(jīng)三次橢圓變軌，如圖2所示，則當(dāng)“嫦娥一號”分別在1、2、3橢圓軌道上正常運行時，以下說法正確的是

（）

A.Tl> T2>T3

B.Tl

C.T1= T2=T3

D.無法確定

解析 由R³/T²=恒量，R是橢網(wǎng)軌道的半長軸，選B.

四、奔月剎車

例5“嫦娥一號”在最后一次變軌中脫離地球奔向月球，在靠近月球時速度不能太大，否則就會脫離月球的束縛離月而去，但速度也不能太小，否則就會墜落到月球表面.已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81，月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一宇宙速度約為7.9 km/s，則“嫦娥一號”在貼近月球表面時要想繞月近表面圓軌道飛行，制動裝置應(yīng)使其速度大約變?yōu)?/p>

（）

A.0.4 km/s

B.1.8 km/s

C.11 km/s

D.36 km/s

解析 由萬有引力提供物體做網(wǎng)周運動的向心力可推得星球的第一宇宙速度v=√GM/R，選B.

五、繞月運行

例6“嫦娥一號”繞月做圓軌道飛行時利用空間探測器可對月球進行探測.若認為其只在月球引力作用下繞月運動，飛越月球上一質(zhì)量密集區(qū)上方時，運動狀態(tài)將發(fā)生微小變化，其變化是

（）

A.速率變小

B.速率變大

C.軌道半徑變小D.軌道半徑變大

解析 探測器繞月運動，萬有引力提供向心力，飛到質(zhì)量密集區(qū)時，引力大于探測器做網(wǎng)周需要的向心力，做近心運動，選BC.

例7 若2020年載人繞月時，下列實驗儀器中仍可正常使用的是

（）

A.密度計

B.物理天平

C.測力計

D.擺鐘

E.水銀氣壓計

F.水銀溫度計

G.電磁打點計時器 H.電流表

I.電壓表

J.多用電表

解析 繞地球做網(wǎng)周運動的飛船內(nèi)的一切物體，均處于完全失重狀態(tài)，因此凡工作原理與重力有關(guān)的儀器均不能使用，選CFGHIJ.

六、著陸實驗

例8 宇航員在月球表面完成下面試驗：在一固定的豎直光滑圓弧軌道內(nèi)部最低點靜止一質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點），如圖3所示，當(dāng)給小球一瞬時速度v時，恰好能使小球在豎直面內(nèi)做完整圓周運動.已知圓弧軌道半徑為r，月球的半徑為R，萬有引力常量為G，若在月球表面上發(fā)射一顆環(huán)月衛(wèi)星，所需的最小發(fā)射速度為多大？軌道半徑為2R的環(huán)月衛(wèi)星周期為多大？

解析 本題的特點是把曲線運動中的兩種常見情況（豎直面的網(wǎng)周運動和天體運動）結(jié)合在一起，考查對曲線運動及其基本規(guī)律的應(yīng)用.求解時，對小球在最高點的臨界條件的確定以及題目中的圓周半徑r、星球半徑R、運行高度等是本題的易錯點.

（1）設(shè)月球表面重力加速度為g，小球在最高點的速度為，由機械能守恒定律，小球在從最低點到最高點的過程中，有

七、動力返回

例9“嫦娥一號”完成對月球的探測任務(wù)后，在離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一傾角的直線飛行，先加速運動，再勻速運動，“嫦娥一號”靠噴氣而獲得動力，以下關(guān)于噴氣方向的描述正確的是

（）

A.加速運動時，沿運動直線向后噴氣

B.加速運動時，沿豎直向下方向噴氣

C.勻速運動時，沿豎直向下方向噴氣

D.勻速運動時，不需要噴氣

解析 加速階段探測器受的合力方向（噴氣獲得的動力和探測器的重力的合力）的方向應(yīng)與速度方向相同：勻速時，噴氣獲得的動力方向應(yīng)與重力等值反向，選C.