“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

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 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
v2
r
                ②
其中r为轨道半径,若以R表示地球半径,则:
r=R+h                     ③
由②③可得空间站在近圆轨道上的动能为:
EK=
1
2
Mg(R+h)
        ④
由①④可得,在近圆轨道上的机械能为:
 E=Mg(
1
2
R+
3
2
h)
     ⑤
在坠落过程中,用于销毁部分所需能量为:
Q=(M-m)μ                 ⑥
用于残片升温所需能量:
Q=cm△T                ⑦
残片的动能:
E=
1
2
mv2
            ⑧
以E′表示其他方式散失的能量,则有能量守恒得:
E=Q+E+Q+E/  ⑨
故散失能量E′的公式为:E/=Mg(
1
2
R+
3
2
h) -(M-m)μ-
1
2
mv2-cm△T

(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
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐