中国航天技术处于世界领先水平,航天过程有发射、在轨和着陆返回等关键环节。
(1)航天员在空间站长期处于失重状态,为缓解此状态带来的不适,科学家设想建造一种环形空间站,如图甲所示。圆环绕中心轴匀速旋转,航天员(可视为质点)站在圆环内的侧壁上,随圆环做圆周运动的半径为r,可受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g。求圆环转动的角速度大小ω。
(2)启动反推发动机是着陆返回过程的一个关键步骤。返回舱在距离地面较近时通过γ射线精准测距来启动返回舱的发动机向下喷气,使其减速着地。
a.已知返回舱的质量为M,其底部装有4台反推发动机,每台发动机喷嘴的横截面积为S,喷射气体的密度为ρ,返回舱距地面高度为H时速度为v0,若此时启动反推发动机,返回舱此后的运动可视为匀减速直线运动,到达地面时速度恰好为零。不考虑返回舱的质量变化,不计喷气前气体的速度,不计空气阻力。求气体被喷射出时相对地面的速度大小v;
b.图乙是返回舱底部γ射线精准测距原理简图。返回舱底部的发射器发射γ射线。为简化问题,我们假定:γ光子被地面散射后均匀射向地面上方各个方向。已知发射器单位时间内发出N个γ光子,地面对光子的吸收率为η,紧邻发射器的接收器接收γ射线的有效面积为A。当接收器单位时间内接收到n个γ光子时就会自动启动反推发动机,求此时返回舱底部距离地面的高度h。

【答案】(1)圆环转动的角速度大小ω为;
(2)a.气体被喷射出时相对地面的速度大小v为;
b.返回舱底部距离地面的高度h为。
g
r
(2)a.气体被喷射出时相对地面的速度大小v为
M
4
ρ
S
(
g
+
v
2
0
2
H
)
b.返回舱底部距离地面的高度h为
(
1
-
η
)
NA
2
πn
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:290引用:3难度:0.6
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