Question

据报道，2010年我国成功试飞了“神龙号”空天飞机，它能以每小时2万公里左右的速度在距离地面几万米高的大气层中飞行，而且可以直接加速进入大气层外的地球卫星轨道，成为航天飞机．如图，假设空天飞机原来是在大气层内沿圆周I绕地球做匀速飞行，后加速通过转移轨道Ⅱ进入太空轨道Ⅲ（地球卫星轨道）做圆周运动．下面说法中正确的是（　　）

A、在圆周I上，空天飞机的运行速度可能大于第一宇宙速度

B、在轨道Ⅲ上，空天飞机运行的加速度小于地面重力加速度

C、在圆周I上，空天飞机所受合外力提供向心力

D、轨道Ⅲ越高，空天飞机绕地球运行的角速度越大

Answer 1

分析：知道第一宇宙速度的物理意义．
研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量．
知道空天飞机原来是在大气层内沿圆周I绕地球做匀速飞行，由所受合外力提供向心力．

解答：解：A、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度．
所以在圆周I上，空天飞机的运行速度不可能大于第一宇宙速度，故A错误．
B、研究空天飞机绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：

GMm

r2

=ma，
a=

GM

r2

，其中M为地球质量，r为轨道半径．
所以在轨道Ⅲ上，空天飞机运行的加速度小于地面重力加速度，故B正确．
C、空天飞机原来是在大气层内沿圆周I绕地球做匀速飞行，根据圆周运动知识知道由所受合外力提供向心力．故C正确．
D、研究空天飞机绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：

GMm

r2

=mω²r，
ω=

GM r3

，其中M为地球质量，r为轨道半径．
所以轨道Ⅲ越高，空天飞机绕地球运行的角速度越小，故D错误．
故选BC．

点评：比较一个物理量，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较．
向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．