从2021年浙江高考选考物理卷第10题中的高度-时间关系曲线看空间站内的微重力加速度

1 引言

近日研究全国各地的高考题，忽然被2021年浙江省高考选择性考试物理卷第10题吸引住了。吸引微主的不是试题本身，而是试题的插图。因为高考题的插图都是经过考证的，具有科学性。

微主从这道试题的插图中，联想到了航天员在空间站中的微重力环境。

2 试题回放与参考解析

3 探究插图背后的奥秘

就本题而言，似乎没有什么特别的地方，但是试题选配的插图隐藏了太多的深意，如果细细挖掘，能得到意想不到的成果。

但是从动力学的角度上来看，可以从试题配图透露出的信息中窥探到空间站内部的微重力环境参数。

从卫星运动规律可知，卫星机械能的变化与轨道半径变化之间的关系为

由于空间站高度不高，其高度与地球半径相比可以忽略不计，则上式可简化为

略去变轨操作，空间站在180天的时间内，轨道高度自行下降1400米，在粗略计算中，空间站运行速度取8000m/s，地表重力加速度取g=10m/s^2。利用如上参数，就可以计算出空间站的切向加速度约为0.56×10^-8m/s^2。

如果以空间站飞行方向为正方向，则空间站对地加速度约为-5.6×10^-4μg，航天员以空间站为参考系时感受到的加速度约为5.6×10^-4μg，方向与空间站飞行方向一致。

4 文献检索

微主在Heavens-Above网站上扒出了国际空间站高度随时间的变化关系图像，观察发现，试题配图与左下角的图形匹配。

上述分析是否合理呢？微主继续检索相关资料。权威资料显示，空间站的稳态加速度水平为1μg。

文献中详细介绍了各种因素对空间站微重力环境的影响，其中大气阻力对空间站产生的加速度为0.38μg-0.038μg。

5 结论

比较理论计算数据和文献检索数据可以发现，由试题配图得出的空间站微重力加速度值与文献给出的大气阻力加速度值相差了上千倍。

我错在哪里了？