粵教版必修二46能量能量轉(zhuǎn)化與守恒定律2(編輯修改稿)
2025-01-14 05:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可簡(jiǎn)化為從一個(gè)近圓軌道（可近似看作圓軌道）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)與 大氣摩擦，空間站的絕大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化，最后汽化而銷(xiāo)毀，剩下的殘片墜入大海。此過(guò)程中，空間站原來(lái)的機(jī)械能中，除一部分用于銷(xiāo)毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量 E′通過(guò)其 它 方式散失（不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量）。（ 1）試導(dǎo)出 用 下列各物理量的符號(hào)表示散失能量 E′的公式 .（ 2）算出 E′的數(shù)值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 墜落開(kāi)始時(shí)空間站的質(zhì)量 M=105kg；軌道離地面的高度為 h=146km；地球 半徑 R地 =106m；墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看作 g=10m/s2；入海殘片的質(zhì)量 m=104kg；入海 時(shí) 殘片的溫度 比 墜落開(kāi)始 時(shí) 升高 了 ΔT=3000K；入海殘片的入海速度為聲速 V0=340m/ｓ；空間站材料每 1kg 升溫 1K 平均所需能量 c=103J/()；每銷(xiāo)毀 1kg材料平均所需能量 μ=107 精析： 本題描述的是 2021 年世界矚目的一件大事： “ 和平號(hào) ” 空間站成功地墜落在南太平洋海域。讓繞地球運(yùn)行的空間站按照預(yù)定的路線(xiàn)成功墜落在預(yù)定的海域，這件事情本身就極富挑戰(zhàn)性， 表達(dá)了人類(lèi)征服自然改造自然的雄心和實(shí)力。 仔細(xì)閱讀題目，弄清楚能量的來(lái)龍去脈，特別是減少的能量的去處。 首先我們應(yīng)弄清題目所述的 物理過(guò)程，建立一個(gè)正確的物理模型。 我們將空間站看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)以一定的速度繞地球運(yùn)行，具有一定的動(dòng)能和勢(shì)能，墜落開(kāi)始時(shí)空間站離開(kāi)軌道，經(jīng)過(guò)摩擦升溫，空間站大部分升溫、熔化，最后汽化而銷(xiāo)毀，剩下的殘片墜落大海，整個(gè)過(guò)程中，總能量是守恒的 [來(lái)源 :學(xué) ,科 ,網(wǎng) ] 解析 ： （ 1） 根據(jù)題述條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度 g=10m/s2，若以地面為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，墜落 過(guò)程開(kāi)始時(shí)空間站在近圓軌道 上 的勢(shì)能 為： Ep=Mgh. （ 1） 以 v 表示空間站在軌道上的速度，可得 （ R 地 表示地球半徑 ， M 地 是地球的質(zhì)量）： hR vMhRMMG22 ??? 地地 地 )( （ 2） 式中 G 是萬(wàn)有引力恒量。 ∵ MghRMMG 2 ?? )( 地 地 （ 3） 由式 (2)、 (3)可得空間站在軌道上的動(dòng)能 ： )( hRMg21EK ?? 地 （ 4）
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