楊先發(fā)

2009年2月24日，美國首顆專門用于觀測研究大氣中二氧化碳的“嗅碳”衛(wèi)星在發(fā)射升空過程中出現(xiàn)“意外”，最終因“金牛座”XL運(yùn)載火箭的整流罩沒能按計(jì)劃與火箭分離而“星箭俱毀”。這顆價(jià)值2.78億美元的衛(wèi)星最終墜落在南極洲附近海域，火箭殘骸攜帶有大量有毒燃料和其他物質(zhì)。美國“嗅碳”衛(wèi)星的主要任務(wù)是繪制完整的大氣二氧化碳循環(huán)地理分布圖，為研究氣候變化提供更多科學(xué)依據(jù)。據(jù)美國宇航局介紹，若這顆自重400多公斤的衛(wèi)星在600公里高的軌道上運(yùn)行，每16天可采集到大約800萬個(gè)全球二氧化碳精確測量數(shù)據(jù)。

此“嗅碳”衛(wèi)星是于太平洋時(shí)間2009年2月24日1時(shí)55分（北京時(shí)間2009的2月24日17時(shí)55分）從加利福尼亞州范登堡空軍基地搭乘“金牛座”XL運(yùn)載火箭升空的，從火箭點(diǎn)火到火箭的第一和第二級(jí)、第二和第三級(jí)依次分離等過程都比較順利。當(dāng)火箭發(fā)射升空約15分鐘后，美國宇航局透露了整流罩沒能與火箭分離的消息。專家稱，各國對這一故障的補(bǔ)救措施非常有限。

1． 關(guān)于美國這顆“嗅碳”衛(wèi)星從發(fā)射升空到最終墜落在南極洲附近海域的過程中，下列說法正確的是（）

A． “嗅碳”衛(wèi)星在發(fā)射升空的過程中，衛(wèi)星處于失重狀態(tài)

B． “嗅碳”衛(wèi)星在發(fā)射升空的過程中，衛(wèi)星處于超重狀態(tài)

C． “嗅碳”衛(wèi)星出現(xiàn)“意外”到墜落在南極洲附近海域的過程中，衛(wèi)星處于失重狀態(tài)

D． “嗅碳”衛(wèi)星出現(xiàn)“意外”到墜落在南極洲附近海域的過程中，衛(wèi)星處于超重狀態(tài)

2． “嗅碳”衛(wèi)星搭乘“金牛座”XL運(yùn)載火箭升空，從火箭點(diǎn)火到火箭的第一和第二級(jí)、第二和第三級(jí)依次分離等過程都比較順利?！敖鹋Ｗ盭L運(yùn)載火箭的最后一級(jí)以v₀=7.6 km/s的速度飛行，這一級(jí)火箭由一個(gè)質(zhì)量為m=180 kg的儀器艙和一質(zhì)量為M=360 kg的火箭殼（在儀器艙后面）扣在一起。當(dāng)松開后，它們之間的壓縮彈簧使兩者分離，這時(shí)儀器艙相對于火箭的速度為0.9 km/s。設(shè)所有速度都在同一直線上，則兩者分開后儀器艙的速度大小是（）

A． 7 km/s B． 7.9 km/s

C． 8.2 km/s D． 9.1 km/s

3． 美國這顆價(jià)值2.78億美元的“嗅碳”衛(wèi)星因“金牛座”XL運(yùn)載火箭的整流罩沒能按計(jì)劃與火箭分離而最終墜落在南極洲附近海域，若“嗅碳”衛(wèi)星在離海平面很近的某高處向下加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t0落至地面。已知在“嗅碳”衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)過程中“嗅碳”衛(wèi)星所受的空氣阻力恒定。則關(guān)于“嗅碳”衛(wèi)星的機(jī)械能隨時(shí)間的變化圖象可能正確的是（）

4． “嗅碳”衛(wèi)星搭乘“金牛座”XL運(yùn)載火箭殘骸攜帶有大量有毒燃料和其他物質(zhì)。如圖1是觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，圖（a）是點(diǎn)燃的酒精燈（在燈芯上灑些鹽），圖（b）是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將此裝置帶入太空，假設(shè)仍然能夠像圖（a）那樣點(diǎn)燃酒精燈，則下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是（）

A． 將該實(shí)驗(yàn)裝置在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“空間站”中做實(shí)驗(yàn)，仍可觀察到類似地球上的干涉條紋

B． 將該實(shí)驗(yàn)裝置在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“空間站”中做實(shí)驗(yàn)，將觀察不到類似地球上的干涉條紋

C． 將該實(shí)驗(yàn)裝置移到月球上做實(shí)驗(yàn)，仍可觀察到類似地球上的干涉條紋

D． 將該實(shí)驗(yàn)裝置移到月球上做實(shí)驗(yàn)，將觀察不到類似地球上的干涉條紋

5． “嗅碳”衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，也準(zhǔn)備將其先發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送至原計(jì)劃圓軌道3運(yùn)行，軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)。如圖2所示,則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（）

A. 衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B. 衛(wèi)星在軌道3上的機(jī)械能大于在軌道1上的機(jī)械能

C. 衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度

D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度

6． “嗅碳”衛(wèi)星在地球表面上未發(fā)射時(shí)受到地球?qū)λ囊? 335 N，發(fā)射升空過程出現(xiàn)“意外”時(shí)，“嗅碳”衛(wèi)星受到地球的引力減小至3 840 N。已知地球半徑為R=6.4×10⁰ km，求“嗅碳”衛(wèi)星發(fā)生“意外”時(shí)距地面的高度h是多少？

7． 據(jù)美國宇航局介紹，若這顆自重400多公斤的衛(wèi)星在600公里高的軌道上運(yùn)行，每16天可采集到大約800萬個(gè)全球二氧化碳精確測量數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)能測出整個(gè)大氣中二氧化碳的含量，若測得二氧化碳的含量為整個(gè)大氣層的P%，又已知地球半徑約為R，空氣的摩爾質(zhì)量約為M₀，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為P₀。利用以上數(shù)據(jù)可估算出地球表面大氣中二氧化碳的體積V為多少？ （若地球大氣層的重力加速度均為g，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol氣體的體積為v）