“和平号”空间站已于今年3月23日成功地坠落在太平洋海域,坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始,经过与大气摩擦,空间站的绝大部分经过升温、熔化,最后汽
◎ 题目
“和平号”空间站已于今年3月23日成功地坠落在太平洋海域,坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始,经过与大气摩擦,空间站的绝大部分经过升温、熔化,最后汽化面销毁,剩下的残片坠入大海.此过程中,空间站原来的机械能中,除一部分用于销毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量E′通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量) (1)试导出以下各物理量的符号表示散失能量E′的公式.(2)算出E′的数值.(结果保留两位有效数字) 坠落开始时空间站的质量M=1.17×105Kg; 轨道离地的高度为h=146Km地球半径R=6.4×106m; 坠落窨范围内重力加速度可看作g=10m/s2; 入海残片的质量m=1.2×104Kg; 入海残片的温升高△T=3000K; 入海残片的入海速度为声速v=340m/s; 空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C=1.0×103J; 每销毁1千克材料平均所需能量μ=1.0×107J. |
◎ 答案
(1)根据题给条件,从近圆轨道到地面的空间中重力加速度g=10m/s2,.若以地面为重力势能零点,坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为: EP=Mgh ① 以v表示空间站在近圆轨道上的速度,有牛顿第二定律得: Mg= M
其中r为轨道半径,若以R地表示地球半径,则: r=R地+h ③ 由②③可得空间站在近圆轨道上的动能为: EK=
由①④可得,在近圆轨道上的机械能为: E=Mg(
在坠落过程中,用于销毁部分所需能量为: Q汽=(M-m)μ ⑥ 用于残片升温所需能量: Q残=cm△T ⑦ 残片的动能: E残=
以E′表示其他方式散失的能量,则有能量守恒得: E=Q汽+E残+Q残+E/ ⑨ 故散失能量E′的公式为:E/=Mg(
(2)以题给数据代入得: E′=2.9×1012J 故E′的数值为:E′=2.9×1012J. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题““和平号”空间站已于今年3月23日成功地坠落在太平洋海域,坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始,经过与大气摩擦,空间站的绝大部分经过升温、熔化,最后汽…”主要考查了你对 【向心力】,【牛顿第二定律】,【重力势能】,【能量守恒定律、第一类永动机】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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