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2022年4月16日神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆,三位航天员在空间站出差半年,完成了两次太空行走和20多项科学实验,并开展了两次“天宫课堂”活动,刷新了中国航天新纪录。已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。总质量为m0的空间站绕地球的运动可近似为匀速圆周运动,距地球表面高度为h。为研究方便,地球自转的影响忽略不计且忽略空气阻力。
(1)求空间站绕地球匀速圆周运动的动能Ek1
(2)物体间由于存在万有引力而具有的势能称为引力势能。若取两物体相距无穷远时引力势能为0,质点m1和m2的距离为r时,其引力势能为Ep=
-
G
m
1
m
2
r
(式中G为万有引力常量)。假设空间站为避免与其它飞行物相撞,将从原轨道转移到距地球表面高为1.2h的新圆周轨道上,则该转移至少需要提供多少额外的能量。
(3)航天员在空间站出差期间需要对生理状况进行有效监测,其中身体质量的测量是十分重要的。请你设计一种在太空失重环境下测量人的质量的方案,要求写出需要测量的物理量,以及人的质量的表达式。

【答案】(1)求空间站绕地球匀速圆周运动的动能Ek1
g
R
2
m
2
R
+
h

(2)该转移至少需要提供多少额外的能量为
m
0
gh
R
2
10
R
+
1
.
2
h
R
+
h

(3)参考方案见解析。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:68引用:1难度:0.3
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