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失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。
老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力”。小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲。他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台。如图乙所示。在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图丙所示(已知小勇的实际质量为60kg,g取10N/kg)。
课后小勇和同学们查资料还了解到:当电梯更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。
(1)根据图丙分析,小勇在
(2)物体处于完全失重状态,是指物体
(3)在地球表面质量为400kg的仪器,失重时质量
(4)我国宇航员王亚平利用小球在太空中做了两次实验,第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手,第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力,下列四图表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是
A.甲、丙 B.甲、丁 C.乙、丙 D.乙、丁
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太空电梯
2023年春节,国产科幻电影《流浪地球2》以其独具中华文化内核的危机应对、跌宕起伏的情节设计和制作精良的特效展示,获得了口碑票房的双丰收,是一部不可错过的硬核科幻影视作品.其中,太空电梯是尚在科幻设想中的直达太空的交通工具,可以极大地方便人类进出太空活动,进行太空的开发与建设。
在电影中,太空电梯的轿厢使用了组合动力模式。在轿厢上升的初段依靠火箭动力驱动,利用四角的火箭发动机的推力,使得轿厢得以摆脱地心引力并以最短时间获得最快速度进入高空。在加速过程中,轿厢可以获得最高9个g的加速度,此时站在轿厢的地面会产生10倍于重力的压力,因此乘坐人员必须经过严格训练并穿着抗荷服.在大气密度不足以支撑航空发动机运行后,则依靠惯性继续上升并减速至接驳口与牵引锁连接,利用牵引力继续上升,最终泊入相应的航站。
返回地面时,为了使轿厢免受与大气摩擦产生的大量热量的损害,电梯还设计了冰盾结构,此时轿厢底部会先喷水,在太空的低温环境下迅速形成冰盾,以冰层的摆化和升华带走热量,从而达到保护轿厢的作用。
要建造一部太空电梯,其实只需要三个主要结构:基座、缆绳和空间站,但其工程难度最大的是缆绳的材料,至今仍未有实质性的突破,相信在人类的共同努力下,会有一天突破瓶颈,建造一座直达太空的电梯。
(1)通常用液态氢等作为火箭的燃烧剂是因为液态氢具有
(2)轿厢沿着缆绳导轨直线加速升空的过程中,轿厢处于
(3)返回地面时,轿厢与大气剧烈摩擦,这个过程中
(4)假设电梯乘员体重为60kg,最快的加速上升过程中,人受到的支持力方向为
2022年3月30日10时29分,中国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭,成功发射天平二号A、B、C卫星。长十一火箭2022年宇航发射首战告捷。目前,长十一火箭共完成10次陆地发射和2次海上发射任务,创造了十二连胜的佳绩。在此之前,成功飞天的“天宫一号”已经和无人飞船“神舟八号”交会对接。然而“交会对接”是举世公认的航天技术瓶颈,航天器在空间交会对接过程中曾失败过。因为在太空中的空间实验室和飞船都是高速运行的,速度达到28000km/h,在对接过程中,如果控制不好,就可能发生“追尾”事故。2012年,它还与神舟九号、神舟十号进行了“浪漫拥抱”。航天员乘坐“神舟十号”飞天,最终住进了太空中“天宫一号”新家,并开展一系列的空间科学实验。航天员在舱内的生活并不会单调乏味。“天宫”里为航天员配备了体育锻炼设施和娱乐设施。
(1)长征十一号火箭发射升空,其运动状态
(2)要实现“天宫一号”与“神八”准确的“太空之吻”而不损坏,则对接前瞬间,以“天宫一号”为参照物,“神八”速度应
A.很小 B.很大 C.为0 D.以上都行
(3)若“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动,则它受
(4)如图所示,在日常使用弹簧测力计,测量前需要在
A.俯卧撑 B.弹簧臂力器 C.跳绳 D.举哑铃
冬奥会为啥“怕”下雪?
[环球时报综合报道]13日,北京冬奥会自由式滑雪女子坡面障碍技巧资格赛、自由式滑雪女子空中技巧资格赛因强降雪天气延期举行。作为冰雪运动殿堂的冬奥会,为何反而“害怕”下雪呢?
对冬奥会雪上项目来说,降雪、气温、风速、能见度等气象要素,都会对运动员的人身安全、赛程安排、比赛成绩、雪务工作带来直接影响。此外,空中医疗救援、电视转播、城市运行的能源供应和交通运输等外围保障工作也和气象条件密切相关。
冬奥会之所以“怕”雪,首先是下雪会对赛道带来影响。一是下雪时伴随的升温,会影响赛道雪温和雪质。二是降雪带来的新增积雪,会使赛道表面松软,摩擦力增大,不利于选手发挥,尤其是竞速项目。
此外,下雪还会影响比赛安全性。下雪时往往伴随不小的风力。对需要在雪上旋转、跳跃、翻腾的项目来说,风力的大小会对运动员产生非常大的影响。试想当运动员飞在3至5米的高空中,短时6级大风吹在身上,犹如在空中被人推了一把,人身安全自然会受到较大威胁。
同时,降雪天气下能见度较低,会影响运动员和裁判的视线。尤其对于高速滑行的运动员来说,是非常危险的。一方面运动员需要在比赛过程中保持正常视距,另一方面给他们打分的裁判员也要能够清楚地看见运动员的动作及姿态。
(1)冬奥会之所以“怕”雪,是因为降雪带来的新增积雪,会使赛道表面松软,使得摩擦力
(2)下雪伴随不小的风力,风力的大小会对运动员产生非常大的影响,但是某些运动项目,有适当的风力有利于选手的发挥,比如跳台滑雪比赛中,如图所示,运动员起跳后,利用空气流速大,压强
(3)空中技巧比赛中,运动员在空中能够做出各种高难度动作。如果不计空气阻力,运动员在空中翻滚时只受到
无人机
无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电波(无线电波与光的性质一样,可以在真空中传播),无人机的巡航速度可以达到每小时90-150千米,可以搭载高分辨率摄像机、专业光学相机、红外相机等。如图是热播节目《爸爸去哪了》航拍“无人机”。下表是本款无人机的部分技术参数。
风扇数量 | 4个 | 工作噪声 | <90dB |
遥控距离 | 5000m | 整机质量 | 500g |
充电时间 | 200分钟 | 飞行时间 | 6﹣12分钟 |
A.无人机是利用超声波进行遥控的
B.该款无人机设备在工作时的噪声会对人的听力造成严重损伤
C.无人机上装载的红外相机可以利用物体向外辐射红外线识别不同温度的物体从而进行拍摄
D.无人机上面装有的高清摄像机,成像性质与投影仪工作原理一样
(2)该无人机的的重力是
(3)无人机在飞行过程中将信息传递给地面指挥中心,信息传递速度与光速相同,若该无人机在距离遥控者3000m处,信息传递到遥控者处所用时间约为
(4)无人机在距离地面100m高度悬停后继续下落,25s内下降了70m,最后剩余过程降落的平均速度为2m/s,则它在100m内的平均速度是
2018年12月8日2时23分,随着3、2、1点火的口令声,长征三号乙运载火箭猛烈向后喷出高速热气流,同时急速上升,在西昌卫星发射中心成功将嫦娥四号探测器送入预定轨道。
嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。
嫦娥四号探测器搭载3kg月面微型生态圈”在真空、微重力(月球引力只相当于地球引力的六分之一)、极端温差的外界条件下,探察植物相动物在月城上的生长规律,
(1)火箭向后喷出高速热气流把嫦娥四号送上天,在急速上升过程中,它是受到
(2)嫦娥四号探测器搭载3kg月面微型生态圈到达月球后,“月面微型生态圈”的质量为:
热气球
如图所示,热气球是一种由球囊、吊篮和燃烧器三部分构成的飞行器,球囊用轻薄且不透气的材料制成,开口处用耐火材料制成,吊篮可以装载燃烧器、人员或物品,升空时,燃烧器加热球囊内的空气,空气受热膨胀,密度变小,到一定温度时,气球受到的空气浮力就能使气球带着吊篮一起升空,在空中,控制燃烧器的加热速度,可以调整气囊中空气的温度,从而控制气球的升降。热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,即:FA=ρ空气gV,热气球横向移动主要依靠风力,现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。
(1)下列物体中,升空原理和热气球相同的是
A.孔明灯 B.火箭 C.飞机 D.风筝
(2)海拔高度越高空气密度越小,若热气球的体积变化忽略不计,则热气球上升过程中所受浮力
(3)热气球匀速竖直上升过程中,其所受的合力为
(4)热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总质量为600kg,气球的体积为2000m3,若外界空气密度为1.3kg/m3。当热气球正好缓慢匀速上升时,忽略风力和空气阻力,则球内热空气的密度是多少?
C919首飞成功
C919中型客机(COMAC C919)是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机,于2008年开始研制。基本型混合级布局158座,全经济舱布局168座、高密度布局174坐,最大载客量190座,标准航程4075公里,最大航程5555公里,最大飞行速度0.785~0.82马赫(1马赫大约等同于1225km/h)。2017年11月10日11时38分,国产大型客机C919飞机10101架机从上海浦东机场第4跑道起飞,经过2小时24分的飞行,于14时02分成功抵达西安阎良机场,顺利完成首次城际飞行。从项目角度,意味着大型客机项目取得阶段性成果,实现了从初始检查试飞转入包线扩展试飞,预示着C919大型客机101架机在上海地区的检查试飞工作告一段落,转入西安阎良开展下一步的研发试飞和适航取证工作。
C919的试飞成功,这标志着中国自主创新能力进入一个崭新的阶段,追逐了半个世纪的“大飞机梦”在这一刻得以实现,这是每一位中国航天航空人的梦想,也是每一位中国民众为之自豪的历史丰碑!(1)C919飞机降落时要在跑道上滑行较长的距离是因为它的
(2)C919飞机起飞时加速升空,说明力可以改变物体的
(3)C919飞机在空中做匀速直线运动时受到
(4)C919飞机在空中水平方向上做匀速直线运动时,若此时受到的力全部消失,它会回到地球吗?并解释原因
C919首飞成功
C919中型客机(COMAC C919)是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机,于2008年开始研制。基本型混合级布局158座,全经济舱布局168座、高密度布局174座,最大载客量190座,标准航程4075公里,最大航程5555公里,最大飞行速度 0.785—0.82马赫(1马赫大约等同于1225 km/h)。2017年11月10日11时38分,国产大型客机C919飞机10101架机从上海浦东机场第4跑道起飞,经过2小时24分的飞行,于14时02分成功抵达西安阎良机场,顺利完成首次城际飞行。 从项目角度,意味着大型客机项目取得阶段性成果,实现了从初始检查试飞转入包线扩展试飞,预示着C919大型客机101架机在上海地区的检查试飞工作告一段落,转入西安阎良开展下一步的研发试飞和适航取证工作。
C919的试飞成功,这标志着中国自主创新能力进入一个崭新的阶段,追逐了半个世纪的“大飞机梦”在这一刻得以实现,这是每一位中国航天航空人的梦想,也是每一位中国民众为之自豪的历史丰碑!
(1)C919飞机降落时要在跑道上滑行较长的距离是因为它的
(2)C919飞机整个机身做成流线型这样可减小
(3)C919飞机在空中做匀速直线运动时受到
(4)C919飞机在空中水平方向上做匀速直线运动时,若此时受到的力全部消失,则它
(5)C919飞机在空中飞行时受到动力的施力物体是
航天员“回家之旅”
神舟十三号载人飞船返回首次采用快速返回模式,返回所需时间由11个飞行圈次压缩至五个,使得航天员能够更快、更舒适地安全返回地面。为此,科技人员做了精心设计和保障。
安全返回要控制好3个“度”。神舟十三号载人飞船返回地球,要依次经过轨返分离、推返分离、再入大气层、过黑障区、开降落伞、开着陆反推发动机关键环节,返回过程还要经历严酷空间环境和轨道条件的考验通过科技人员控制好3个“度”,神舟十三号飞船最终稳稳落地。
速度控制要恰到好处。神舟飞船在轨道上运行的速度大约为7.8km/s,接近第一宇宙速度。如此快的速度下,要确保航天员的安全,就必须对返回地球后的最终着陆速度进行控制。为实现这一目标,中国航天科研人员在飞船研制阶段开展大量试验,保证飞船在着陆过程中逐步降低速度,确保飞船顺利进入大气层。进入大气层后,依靠空气动力产生的阻力和升力减速,到地面附近时打开降落伞,进一步降低速度,着陆瞬间则开启返回舱底部的着陆反推发动机,从而将落地速度降低到一定范围。
温度控制要适中。当返回舱进入大气层后与空气剧烈摩擦,舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适,科研人员在舱体表面设计了防热涂层,设有一层烧蚀材料,当温度达到一定程度时,烧蚀材料升华脱落,带走大量热量,从而降低温度。此外,神舟飞船返回对着陆精度要求极高。技术人员通过对飞船飞行过程中速度、角度和方向的精准控制,使其最终着陆在预定地点。
(1)神舟十三号载人飞船返回地球,要经历
(2)飞船在轨道上运行时,若所受的力全部消失,飞船将
(3)返回舱着陆瞬间开启舱底的着陆反推发动机,向地面喷火,从而获得一个向上的力实现减速,这个过程说明力可以改变物体的
(4)利用烧蚀材料升华