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为减少太空污染,一般航天器在完成预定任务后,应使它坠落消毁.坠落过程可简化为从一...

为减少太空污染,一般航天器在完成预定任务后,应使它坠落消毁.坠落过程可简化为从一个圆轨道开始,经过与大气摩擦,航天器的绝大部分经过升温、熔化、最后汽化而消毁,剩下的残片坠入大海.航天器原来的机械能中,除一部分用于消毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量E'通过其它方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量).已知:
从圆轨道坠落开始时航天器的机械能E=4.0×1012J、质量M=1.17×105Kg;
入海时残片的质量m=1.2×104Kg、温度升高△t=3.0×103℃、动能EK=0.7×109J;
航天器材料每1Kg升温1℃平均所需能量c=1.0×103J;
航天器材料每消毁1Kg平均所需能量μ=1.0×107J;
试导出用以上所列物理量的符号表示E'的表达式并估算出E'的数值.
根据Q=Cm△t可计算入海时残片消耗的能量,根据Q=mq可计算航天器材料消毁消耗的能量,一部分能量E'等于机械能减去入海时残片消耗的能量,航天器材料消毁消耗的能量和动能. 【解析】 入海时残片消耗的能量Q1=C1m1△t=1.0×103J×1.2×104kg×3.0×103℃=3.6×1010J 航天器材料消毁消耗的能量Q2=(M-m)μ=(1.17×105kg-1.2×104kg)×1.0×107J/kg=1.05×1012J E,=E-Q1-Q2-EK=4.0×1012J-3.6×1010J-1.05×1012J-0.7×109J≈2.9×1012J 答:E'的表达式为E,=E-Q1-Q2-EK,E'的数值为2.9×1012J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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