Question

　　1999年11月20日我國發射了“神舟”號載入航天試驗飛船，飛船順利升空，在繞地球飛行一段時間后，于11月21日安全降落在內蒙古中部地區．航空航天是一個集物理、化學、生物、天文、地理、工程、氣象等多學科的綜合性工程．請解答：

(1)載人航天飛船的發射升空和降落時，如果宇航員保持直立姿態，則他的心血管系統會受到何種影響？你認為宇航員應采取什么姿態？

(2)在軌道上為了將已燒完的燃料分開，采用引爆爆炸螺栓中的炸藥，炸斷螺栓，同時火箭和載人航天飛船分別向后和向前進，在此以后

[　　]

A．火箭和航天飛船仍在同一圓軌道上運動

B．火箭將進入較低軌道，而航天飛船將進入較高軌道

C．火箭將進入較高軌道，而航天飛船將進入較低軌道

D．火箭將自由落體而墜落，航天飛船仍在原軌道運行

(3)載人航天飛船的返回艙中有多種植物種子，為什么將這些植物種子攜帶上天再帶回地面？

(4)飛船的軌道艙是宇航員在軌道上進行各種實驗的場所，由于空間不大，所用儀器都要經過精選，下列哪些儀器一般不會被選中

[　　]

A．水銀氣壓計

B．天平

C．擺鐘

D．多用電表

(5)宇航員所在軌道艙和返回艙都是密封的，宇航員吸入氧氣，呼出二氧化碳，如果二氧化碳濃度過高，會使宇航員困乏、呼吸頻率加快，嚴重的會引起窒息，為使二氧化碳濃度降低而保持艙內氧氣的適當比例，可以在艙內放入

[　　]

A．Na₂O₂

B．NaOC₃

C．NaOH

D．氧氣瓶

(6)載人航天飛船返回大氣層時，由于速度很大，和空氣摩擦會產生高熱，為了保護載人航天飛船，采用下列哪些措施是可行的

[　　]

A．返回開始階段利用反推力火箭使載人航天飛船調整到適當的返回角度并減速

B．使載人航天飛船鈍圓部朝向前進方向

C．在朝向前進方向的部分安裝一層易熔金屬，高溫時蒸發吸收熱量

D．剛開始返回即張開降落傘

(7)吊在降落傘下的載人航天飛船返回艙下落速度仍達14m/s．為實現軟著陸，在返回艙離地面約1.5m時啟動5個反推力小火箭，若返回艙重8t，則每支火箭的平均推力約為多大？

Answer 1

答案：
解析：

(1)飛船在發射升空和降落時處于超重狀態．在超重狀態下，人如果直立頭部血液會流向下肢，血液淤積在下肢靜脈中，影響血液向心臟回流．心臟輸血量減少，動脈血壓降低，造成腦部供血不足，輕則引起頭暈，視物模糊，反應遲鈍，操縱準確度下降；重則意識喪失，完全失去控制航天飛船的能力．因而，宇航員在發射和降落階段應采取平臥姿態． 　　(2)火箭和載人航天飛船已進入軌道，此時．由于爆炸，使載人航天飛船加速，航天飛船將脫離原軌道做離心運動，上升到較高的軌道上．在上升過程中動能轉化為重力勢能，航天飛船減速，運載火箭則因減速降到較低的軌道上繞地球運行；在下降過程中重力勢能轉化為動能，運載火箭加速，故正確選項為B． 　　(3)試驗在飛行過程中的超重、失重狀態，軌道上的高速飛行狀態和空間環境，以及宇宙射線等對植物的遺傳和生長發育的影響，從而培育優質高產的新品種． 　　(4)水銀氣壓計利用所受的重力和大氣壓力平衡測量大氣壓，天平利用砝碼和待測物所受重力相等使天平平衡測量重物質量，擺鐘的擺所受的重力沿切線方向的分力就是回復力，這三種儀器的工作原理都和重力有關，在超重或失重狀態下將無法正確使用，因而在航天飛船中一般不會有．多用電表常用于檢測用電器，它的工作原理和重力無關，因航天飛船中有大量的電器和儀表，它們都要用多用電表來檢測，因而多用電表將可能出現在航天飛船中，故正確的選項A、B、C． 　　(5)應采用過氧化鈉Na2O2，反應方程式：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2，Na2O2吸收了二氧化碳，放出氧氣，保持了空氣中氧氣和二氧化碳的適宜比例．如果攜帶氧氣瓶，雖然解決了吸氧問題，但呼出的二氧化碳仍會使艙內空氣中二氧化碳濃度增大，故正確選項為A． 　　(6)返回開始必須選擇適當的時機啟動反推力火箭，使載人航天飛船以合適的角度進入大氣層．若進入時角度太小會像在水面上打水漂一樣，航天飛船重新彈起，不能返回；若進入時角度太大則減速太快，發熱過快而燒毀．鈍圓形迎空氣面積較大，有利于減速，因而載人航天飛船一面制成鈍圓形，當其進入大氣層時鈍圓形一面朝向前進方向．固態物質蒸發變成氣態時要吸收熱量，載人航天飛船鈍圓部分就安裝一層易熔的固態物質，迎著空氣的一面溫度最高，使固態物質蒸發吸熱，從而保護載人航天飛船，不使溫度過高．載人航天飛船進入大氣層的前一階段速度很大，減速很快，航天飛船受到很大的作用力．如果張開降落傘，傘將被撕毀，因而降落傘只能在載人航天飛船進入接近地面的大氣層并且速度已大大降低時才張開，使載人航天飛船進一步減速．故正確答案為A、B、C． 　　(7)設軟著陸的末速度為0，加速度大小為a，則0－v2＝－2as，解得a＝65.3m/s2．由牛頓第二定律有5F－mg＝ma，得F＝＝1.2×105N．