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神六北景题


以“神舟”六号飞船为背景设计的一组初中物理试题
上海市浦泾中学 朱志义 2005 年 10 月 12 日 9 时 9 分 52 秒,我国自主研制的“神舟”六号载人飞船,在酒泉卫 星发射中心发射升空后,准确进入预定轨道。在轨道运行 115 小时 32 分后,于 10 月 17 日 4 时 33 分顺利返回。此次飞行任务顺利实施和圆满完成,全国人民为之振奋鼓舞,也极大 地激发了中学生学习航天知识的热情。下面笔者通过编制试题的形式来解读“神舟”六号飞 船在发射与在轨运行及返回过程中所涉及到的初中物理知识,以供同学们参考。 一、发射过程: 1、 资料:运载“神舟”六号飞船的长征二号 F 火箭,在起飞时总质量为 480 吨,产生 推力为 6×10 牛。 问题:在起飞时火箭所受合力为多少?方向怎样? 解答:2.296×10 牛。竖直向上。 2、资料:随着广播里传来指挥中心一声发射指令,远在 2 千米以外的人们首先看到“神 舟”六号火箭底端扬起很大一片黄色尘土。再一眨眼,白色火箭已拖着蓝黄色的尾 巴,腾空而起,直冲云霄。这时候远处才传来似乎要撕裂天地的巨响。 问题(1) :为什么先看到尘土而后听到巨响? 问题(2) :腾空而起,直冲云霄分别以什么作参照物的? 问题(3) :在运载火箭推动下, “神舟”六号飞船飞离地面,速度越来越大,在此过程 中航天员所具有的动能变化怎样?所具有的势能变化怎样?具有的机械能变化怎 样? 解答: (1)巨响和尘土同时发生,但巨响是以音速传播,而尘土是以光速传播。路程一 定,速度越快所用时间越短。 (2)以地面为参照物。以天空的云为参照物。 (3) 、变大;变大;变大。 3、资料: “神舟”六号在点火发射时,飞船处于加速过程。在加速过程中航天员处于超 重状态,通常会是人体自重的 4 到 5 倍。航天员都要平躺在椅子上,如果站立,则 会头部血压降低,足部血压升高,轻则引起视觉障碍,重则可能导致意识丧失。 问题(1) :为什么会有这种症状发生? 2 问题(2) :假如航天员质量为 60 千克,平躺时与椅子的接触面积为 0.4 米 ,升空时重 力为自重的 5 倍,则他所承受的压强为多少帕? 解答: (1)人体原来静止,现加速上升,而人体中血液由于惯性,还将保持原来状态。 所以会使大量血液淤积在下肢静脉中。 (2)人体承受压强为 7350 帕。 二、在轨运行: 1、 资料: “神舟”六号在太空飞行时,它的向阳面温度可达 100℃以上;而背阳面的温 度超过零下 100℃。 问题:当飞船在某时刻向阳面温度为 110℃,而背阳面温度为零下 105℃,则这两者的 温差是多少? 解答:215℃. 2、 资料: “神舟”六号飞船在距离地面 343 千米的圆形轨道上以 7.8 千米/ 秒速度运 行。 问题:飞船每绕地球一圈(每圈长约 4.2 万千米)约需要多少时间? 解答:约 90 分钟。 3、 资料: “神舟”六号飞船搭载 8 大类 64 种物品进行太空旅行,航天员要进行多项太
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空实验。 问题(1) :这些物品在太空时质量是否改变? 问题 (2) : 航天员能否使用天平测质量?能否用弹簧秤测力?能否用温度计测量温度? 能否用显微镜观察洋葱表皮? 解答: (1)不会改变。 (2)不能用天平测质量;弹簧秤可以测拉力等,但不能测重力;能用温度计测量 温度;能用显微镜观察。 4、 资料: “神舟”六号飞船携带 40 千克左右纯净水,以供航天员生活需要。 问题:在太空中纯净水内部及对水箱底部.侧面有否压强?纯净水能否产生浮力? 解答:在微重力作用下,液体内部及液体对容器壁可认为不产生压强,也不产生浮力。 5、 资料: “神舟”六号飞船携带大量食品,以供航天员使用。还可以在太空中对这些 食品进行快速加热。但使用的是一种特殊的加热装置。 问题: 为什么要使用特殊的加热装置?如果要使用普通的加热装置, 在太空中加热时间 是长还是短? 解答:在地球上加热食品,主要靠热对流。但在太空微重力作用下,对流不易发生;主 要靠传导,而水是热的不良导体。所以使用普通的加热装置会很慢。 6、资料:北京航天飞控中心发出指令,启动“神舟”六号轨控发动机,在屏幕 上只见 飞船尾部喷出桔黄色火焰,飞船飞行加速。约 64 秒后,飞船又进入了平稳的飞行 状态。 问题(1) :此现象说明了什么力学知识? 问题(2) :假设“神舟”六号离地面 330 千米,飞控中心发出指令(不考虑中转等用时) 经多长时间,轨控发动机即可启动?(无线电波速度等于光在真空中速度) 解答: (1)力是改变物体运动状态的原因。 (2)0.0011 秒 三、返回过程: 资料:高速进入大气层的飞船,在稠密的大气摩擦下,速度开始急剧下降,表面与气体摩 擦产生巨大热量,外表面温度达到 1600℃以上,由于飞船表面涂有一层“烧蚀防热”的特 殊材料,舱内温度保持在 17℃ - 25℃左右。 问题(1) :此时飞船的动能、势能、机械能怎样变化?内能怎样变化?是以什么方式使内能 变化的? 问题(2) :这些烧蚀材料在高温时可能发生什么物态变化?理由是这些物态变化 都是 (吸热、放热) 。 问题(3) :要保持舱内温度不偏高,舱体还要使用热的 (良、不良)导体材料。 解答: (1)变小;变小;变小;增加;做功。 (2)熔化、汽化、升华、吸热。 (3)不良。 (以上内容曾刊登在《中国中学生报》上)


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