航天器習(xí)題專練

胡光學(xué)

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)

1．2022年8月5日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運(yùn)用長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)航天器，如圖1所示是火箭發(fā)射時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)畫面。火箭向下噴射氣體，氣體將火箭托向太空。在此過(guò)程中，燃料燃燒將? ? ?能轉(zhuǎn)化為? ? ? ? ?能；空氣向下噴射的同時(shí)，火箭被空氣向上托起，說(shuō)明? ? ? ? ?。

2. 我國(guó)新一代載人飛船具有可重復(fù)使用的特點(diǎn)，返回艙預(yù)計(jì)能夠重復(fù)飛行10次。如圖2所示是近地軌道運(yùn)載能力為8.8噸的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭升空情景，它可以將航天器送入2000km的預(yù)定軌道，其最大做功可達(dá)? ? ? ? ?J（g取10N/kg）。若航天器在預(yù)定軌道上向地面發(fā)射信號(hào)，至少經(jīng)過(guò)? ? ? ? ? ?s才能被地面監(jiān)測(cè)儀器接收。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

3.當(dāng)航天器返回地面時(shí)，為了能夠減少飛船在大氣層因高速摩擦產(chǎn)生的熱量所帶來(lái)的破壞，科研人員一般會(huì)在火箭外部涂一層特殊的固體材料（燒蝕層）。如圖3所示，當(dāng)這種材料在? ? ? ? ?成氣體時(shí)，會(huì)? ? ? ? ?大量的熱量，以保護(hù)火箭有用的部分不被燃燒。

能力提升

4.長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭由箭體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力裝置系統(tǒng)、逃逸系統(tǒng)等共10個(gè)系統(tǒng)組成。如圖4所示，運(yùn)載火箭的助推器、芯級(jí)第一級(jí)、芯級(jí)第二級(jí)、整流罩、逃逸塔等箭體結(jié)構(gòu)組成了火箭的“身體”。當(dāng)燃燒劑完全燃燒后芯級(jí)將自動(dòng)拋棄，此時(shí)火箭整體的質(zhì)量減小，? ? ?也會(huì)減小。此時(shí)飛船已完全處于太空，經(jīng)過(guò)一系列姿態(tài)調(diào)整后會(huì)進(jìn)入預(yù)定軌道繞地轉(zhuǎn)動(dòng)。飛船繞地轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)? ? ? ? ；飛船的機(jī)械能? ? ? ?（以上兩空均選填“改變”或“不變”）

提分錦囊

1．燃料燃燒時(shí)，內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的氣體向下噴射。同時(shí)由于物體間力的作用是相互的，氣體對(duì)火箭產(chǎn)生向上的反作用力，將火箭推上太空。

2.根據(jù)做功的公式可以計(jì)算出火箭的最大做功：W=Fs=Gh=mgh=8.8×103kg×10N/kg×2×106m=1.76×1011J。由于航天器發(fā)射的信號(hào)為電磁波信號(hào)，其傳輸速度為3×108m/s，根據(jù)速度的計(jì)算公式：v=s/t，t=s/v=2×106m/（3×108m/s）=6.67×10-3s

3.固體材料直接變成氣體屬于升華現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)吸收大量的熱，以此保護(hù)火箭不被燒毀。

4.飛船的質(zhì)量減小，其慣性也會(huì)減小。飛船在圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于受到地球的引力，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻改變。同時(shí)飛船在太空中沒(méi)有空氣阻力，只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒不變。

答案：

1.化學(xué)；內(nèi)；物體間力的作用是相互的

2.1.76×1011J；6.67×10-3s

3.升華；吸收

4.慣性；改變；不變

（作者單位：沈陽(yáng)市南昌初級(jí)中學(xué)）