中國航天技術處于世界領先水平,航天過程有發射、在軌和著陸返回等關鍵環節。
(1)航天員在空間站長期處于失重狀態,為緩解此狀態帶來的不適,科學家設想建造一種環形空間站,如圖甲所示。圓環繞中心軸勻速旋轉,航天員(可視為質點)站在圓環內的側壁上,隨圓環做圓周運動的半徑為r,可受到與他站在地球表面時相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度為g。求圓環轉動的角速度大小ω。
(2)啟動反推發動機是著陸返回過程的一個關鍵步驟。返回艙在距離地面較近時通過γ射線精準測距來啟動返回艙的發動機向下噴氣,使其減速著地。
a.已知返回艙的質量為M,其底部裝有4臺反推發動機,每臺發動機噴嘴的橫截面積為S,噴射氣體的密度為ρ,返回艙距地面高度為H時速度為v0,若此時啟動反推發動機,返回艙此后的運動可視為勻減速直線運動,到達地面時速度恰好為零。不考慮返回艙的質量變化,不計噴氣前氣體的速度,不計空氣阻力。求氣體被噴射出時相對地面的速度大小v;
b.圖乙是返回艙底部γ射線精準測距原理簡圖。返回艙底部的發射器發射γ射線。為簡化問題,我們假定:γ光子被地面散射后均勻射向地面上方各個方向。已知發射器單位時間內發出N個γ光子,地面對光子的吸收率為η,緊鄰發射器的接收器接收γ射線的有效面積為A。當接收器單位時間內接收到n個γ光子時就會自動啟動反推發動機,求此時返回艙底部距離地面的高度h。

【答案】(1)圓環轉動的角速度大小ω為;
(2)a.氣體被噴射出時相對地面的速度大小v為;
b.返回艙底部距離地面的高度h為。
g
r
(2)a.氣體被噴射出時相對地面的速度大小v為
M
4
ρ
S
(
g
+
v
2
0
2
H
)
b.返回艙底部距離地面的高度h為
(
1
-
η
)
NA
2
πn
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:298引用:3難度:0.6
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