中考试题中的神舟飞船

　　我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在酒泉载人航天城发射成功后，2004年中考许多省市就有关于“神五”的不少试题。后知“神舟”六号将于2005年发射，与“神五”相比，“神六’有三变（飞行天数肯定要超过一天，搭载航天员肯定要超过一人，飞行时航天员将进入轨道舱做太空科学实验），三不变（船型质量不变、设备安排不变、发射地点不变）。
　　
　　我们通过有关“神五”的中考试题分析，初步了解神舟飞船的一些知识，以便在今后的考试中对此类问题迎刃而解。
　　
　　典型示例一
　　
　　例1（2004，哈尔滨市）2003年10月15日，我国成功发射“神舟”五号载人飞船，飞船随火箭一起离开发射塔飞向太空，下列表述中错误的是
　　
　　A．飞船受到平衡力的作用。
　　
　　B．火箭推力对飞船做了功。
　　
　　C．飞船的动能和势能不断增加。
　　
　　D．燃料的化学能最终会转化成为火箭的机械能。
　　
　　例2（2004，黑龙江省）“神舟”五号飞船成功完成了第一次载人航天飞行，实现了中国人民的航天梦想，飞船环绕地球飞行时，如果在舱内进行下列实验，其中不能完成的是
　　
　　A．用天平测矿石样品的质量。
　　
　　B．用显微镜观察洋葱表皮。
　　
　　C．用温度计测温度。
　　
　　D．用弹簧测力计测物体的重力。
　　
　　倒3（2004，江西省）2003年10月16日，“神舟”五号载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天”梦，当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的
　　
　　A．动能增加，重力势能减少。
　　
　　B．动能减少，重力势能减少。
　　
　　C．动能不变，重力势能不变。
　　
　　D．动能不变，重力势能减少。
　　
　　1．相关知识
　　
　　“神舟”五号是由我国的“长征二号F”大推力运载火箭发射升空的，火箭是人类进行航天活动的基本动力装置，火箭发动机工作时，燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温燃气，燃气通过喷管向后高速喷出，对火箭产生推力，把火箭发射升空，燃料的化学能转化为内能，内能又转化成火箭的机械能。
　　
　　飞船在整个航天过程中会受到各种力（如地球引力，燃料燃烧的推力等等），火箭升空后所做的运动，就是机械运动。飞船上升阶段，在火箭的推力下做加速运动，这时航天员要承受4－5个g（g＝9．8N/kg）的“超重”，相当于四、五个与他同样的人压在了他的身上。飞船进入绕地轨道时，只受到地球引力作用，使之绕地球做圆周地运动，又进入失重状态。当同学们坐过山车从最高处往下急冲时的感觉，就近似于失重了。
　　
　　飞船从发射升空到成功返回，飞船在太空中完成数百个运行动作，是通过喷射燃气来实施变轨调整姿态（即改变飞行高度，运行方向），这是应用了物理学中力可以改变物体的运动状态的原理。飞船返回时，需要反向施力（这时启动反推力火箭）以减小速度，这样飞船就会落回地面。
　　
　　2．有关数据
　　
　　“神五”绕地球14R，历时21h，航程60万km。飞船升空后进入距地球表面近地点高度约200km，远地点约350km的椭圆形轨道，实施变轨后进入距地表约343km的圆形轨道。
　　
　　3．示例分析
　　
　　示例1中飞船升空受火箭推力作用，做加速度运动不可能受平衡力作用，这时飞船的动能和势能不断增大，所增大的机械能是火箭燃料的化学能转化而来的，故选D。示例2中，如果在舱内做实验，由于产生失重现象，则不能用天平测质量，同样也不能用测力计测物体的重力（但用测力计可测量手的拉力大小），故答案为A、D。示例3中，飞船返回时已启动反推力火箭以减小速度，动能减少，重力势能减少，故选B。
　　
　　典型示例二
　　
　　例4（2004，大连市课改实验区）2003年10月15日至16日，我国成功地发射并回收了“神舟”五号载人飞船。
　　
　　（1）火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出，这些“白气”是怎样产生的？
　　
　　（2）返回舱返回地球时，在距地面1．2m高处，反冲发动机向地面喷火，飞船进一步减速，最后落地，请你写出在这一过程中包含的两条力学知识。
　　
　　第一条：____________________；
　　
　　第二条：____________________。
　　
　　例5（2004，辽宁省）如图1所示，2003年10月15日9时整，我国自行研制的“长征”二号F型火箭载着“神舟”五号载人飞船成功升入太空，绕地球飞行数圈后又于10月16日6时54分顺利返回地面，实现了我国第一次载人航天飞行，根据你对这一过程的了解，列举出与此事件相关的两个不同的物理知识。
　　
　　（1）____________________；
　　
　　（2）____________________。
　　
　　1．相关知识
　　
　　火箭发射台底建有一个大水池，火箭发射时水池中的水遇高温火焰汽化变成水蒸气，高温的水蒸气遇冷液化成小水珠形成白气。火箭在大气中飞行的时候，摩擦生热，机械能转化为内能，头部温度可达几千摄氏度，为防止火箭烧坏，火箭头上涂有一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并汽化、吸热。
　　
　　随着飞船脱离运载火箭顺利进入太空，展开后的太阳帆板（即太阳能电池翼）就像是飞船长出两对硕大的翅膀。太阳帆板有充电和供电两大功能，相当于一个小型发电站，通过将太阳能转化成电能，来为飞船上的电器设备提供能源，飞船上虽备有应急电源，但支持的时间有限，主要还是依靠太阳帆板提供电能。
　　
　　飞船进入轨道后每绕地球飞行一周，必经过一小时的阳光区和三、四十分钟的阴影区，由此外表面要经历起码180℃的温差考验。当飞船返回舱在返回时，常常可以看到外表面被烧蚀的痕迹，这是飞船以高速进入大气层，和大气摩擦（温度可达两千摄氏度）被烧蚀而成的。返回舱采用的烧蚀材料在高温时能发生分解、融化。蒸发和升华等物理和化学变化，这样可借材料的质量消耗带走大量的热，以达到阻止热流传入返回舱内部的目的。常用的烧蚀材料有聚四氟乙烯、石墨、碳以及碳复合材料、石英和玻璃类材料及增强酚醛材料。
　　
　　“神舟”系列的发射时间是有选择的，一至四号发射时间都是在夜晚，主要是便于飞船发射升空时，地面的光学跟踪测量仪易于捕捉到目标。“神舟”五号飞船首次载人飞行，为了充分保障航天员的安全，发射时间却选在了白天。
　　
　　2．“长征”二号F火箭结构如图2所示
　　
　　3．示例解析
　　
　　示例4中，（1）火箭发射台底有一个大水池，火箭发射时水池中的水遇高温火焰汽化变成水蒸气，高温的水蒸气遇冷液化成小水珠形成白气。（2）①物体间力的作用是相互的；②力可以改变物体的运动状态。示例5中，（1）火箭燃料燃烧过程中化学能转化为内能；（2）火箭头部做成尖的是为了减小空气阻力；（3）火箭上升过程中，内能转化为机械能；（4）火箭头部的特殊物质在高温下熔化并汽化吸热。保护火箭头部，温度不致太高；（5）发射架底部产生大量白气，有汽化和液化现象；（6）加速上升过程中航天员处于超重状态；（7）入轨后航天员处于失重状态；（8）在空中太阳能帆板将太阳能转化为电能；（9）上升、下落、变轨利用了反冲作用原理；（10）杨利伟若不穿太空服，只带氧气瓶，则不能走出舱外是因为舱外太空没有大气压（或太空温度太低）；（11）返回舱下降到80km时，舱外烧得红红的，是因为船舱与空气摩擦生热，产生很高的温度，而舱内温度没有变化，是因为舱体材料的隔热性能好；（12）“神五”选在白天发射是为了充分利用太阳能，在飞船进入太空后，使光电池将太阳能转化为电能，以维持飞船的正常工作。
　　
　　评注：中考中常出现与科技新成果相结合的试题，这类题立意高、落点低、信息新，具有明显的时代气息，旨在引导同学关心科技发展动向，关心社会进步，热爱科学知识。我们在平时的学习中应努力拓展知识面，充分利用所学过的知识去推理变通解决没有接触过的实际问题。
　　
　　
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