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第一节 宇宙与航天 考点透视 在茫茫宇宙中，我们人类居住的星球地球。地球是太阳系中9个行星之一。太阳位于太阳系中心，半径为70万千米，表面温度达到6000度，是由其中心发生激烈的核聚变而产生的，这也是我们赖以生存的光、热源。它周围的9个行星依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。地球与太阳间的平均距离约1.5亿千米光从太阳到地球约需8分钟。太阳是银河系中的2000颗恒星之一。银河系的大家族中，除2000亿颗恒星外，还有气体及尘埃组成的星云的团块。在银河系之外，还有类似银河系的上10亿个巨大的星系。用功能最强大的射电望远镜，可以观测到150亿200亿光年距离的遥远星系。 T，太阳的密度为ρ，半径为R，质量为M，该处距太阳中心的距离为r，由于R与r间存在着三角关系，地球上该处物体绕太阳公转由万有引力提供向心力，因此，在θ已知的情况下，可方便地估算出太阳的密度。 取一个长l为80cm的圆筒，在其一端封上厚纸，中间扎直径为1mm的圆孔，另一端封上一张画有同心圆的薄白纸，相邻同心圆的半径相差0.5mm，当作测量尺度。把小孔对着太阳，筒壁与光线平行，另一端的薄白纸上可以看到一个圆光斑，这就是太阳的实像，光斑的半径为r0=3.7mm。为了使观察效果明显，可在圆筒的观测端蒙上遮光布，形成暗室。 利用小孔成像原理和万有引力定律，估算太阳的密度。 【解析】 由万有引力公式、圆周运动公式、密度公式、相似三角形原理可得： 【参考答案】 1.4×103kg/m3 【评述】 本题是物理知识与天文知识的综合；就物理本身来说也是多种概念规律的结合，包括万有引力，圆周运动，几何光学等。本题还涉及到许多数学知识和近似计算的运用。 例题2．天文学家根据天文观察宣布了下列研究成果：银河系中可能存在一个大“黑洞”，距“黑洞”60亿千米的星体以2000km/s的速度绕其旋转：接近“黑洞”的所有物质即使速度等于光速也逃脱不了其引力作用，试计算“黑洞”的最大半径。 【解析】 本题中的“黑洞”概念在中学教材中未出现过，是一个新情景，根据题意，星体能绕其旋转，它绕“黑洞”作圆周运动的向心力，显然是万有引力提供，据万有引力定律，可知“黑洞”是一个有质量的天体。设黑洞和转动星体的质量分别为 M和 m，两者距离为R，利用万有引力定律和向心力公式列式：GMm/R2＝mV2/R，题中还告诉一个信息：即使是等于光速的物体也逃脱不出“黑洞”引力范围，据此信息，可以设想速度等于光速的物体恰好未被“黑洞”吸入，可类比近地卫星绕地球作圆周运动，设“黑洞”半径为r，用类比方法得到GM＝c2 r（c为光速）。 【参考答案】 r＝2.7×108m 【评述】 利用题给信息，结合所学物理公式进行解答。 例题3．目前的航天飞机的飞行轨道都是近地轨道，一般在地球上空300～700km飞行，绕地球飞行一周的时间为90min左右。这样，航天飞机里的宇航员在24h内可以见到日落日出的次数应为 A 0.38 B 1 C 2.7 D 16 【解析】 航天飞机绕行到地球向阳的区域，阳光能照射到它时为白昼，当飞到地球背阳的区域，阳光被地球挡住时就是黑夜。航天飞机昼夜周期长短不一，在其椭圆轨道离地球较远时，速率变慢，昼夜周期长；而离地球较近时速率变快，昼夜周期短。白昼黑夜的时间长短也是变化的，因航天飞机绕地球一周所需时间约为90min，而地球昼夜交替的周期是24×60min，所以，航天飞机里的宇航员在绕行一周的时间内，看到的日落日出的次数n＝24×60/90＝16。 【参考答案】 D 【评述】 本题是物理知识、航天知识和地理知识的综合，将地球因自转产生昼夜的原因应用于航天飞机绕地球公转的情况。 例题4．飞行员从俯冲状态往上拉时，会发生黑视，第一次是因为血压降低，导致视网膜缺血，第二次是因为大脑缺血，问 1．血压为什么会降低？ 2．血液在人体循环中所起的作用是什么？ 3．为了使飞行员适应这种情况，要在如右图所示的仪器中对飞行员进行训练，飞行员坐在一个垂直平面内作匀速圆周运动的舱内，要使飞行员受到的向心加速度a＝6g，则转速需为多少？（R＝20m） 【解析】 当飞行员往上加速时，处于超重状态，故血液视重增大，血压降低。飞行员所受加速度为v2/R，故可求得转速v。 【参考答案】 1．当飞行员往上加速时，血液处于超重状态，视重增大，心脏无法像平常一样运输血液，导致血压降低。 2．血液在循环中所起作用为提供氧气、营养，带走代谢所产生的废物。 3．34.29m/s 【评述】 本题为生物、物理综合题，通过本题考查超重、匀速圆周运动、血液循环等知识点。 基本训练 一．选择题 1．宇航员在围绕地球作匀速圆周运动的航天飞机中，会处于完全失重状态，下列说法中正确的是