Question

解答題 三十年來(lái)，我國(guó)成功地發(fā)射了各種用途的航天器進(jìn)入太空，這標(biāo)志著我國(guó)的運(yùn)載火箭技術(shù)水平已躋身于世界先進(jìn)行列． (1) 我國(guó)向國(guó)際市場(chǎng)提供的長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭的第三級(jí)，如圖所示，氧和氫以液體狀態(tài)裝在火箭里．將它們液化的最大好處是什么？ (2) 圖甲為某火箭發(fā)射場(chǎng)，乙為山區(qū)，丙為城市．發(fā)射場(chǎng)正在進(jìn)行火箭發(fā)射試驗(yàn)．該火箭起飛時(shí)質(zhì)量為m＝4.60×105kg，豎直向上的起飛推力為F＝5.88×106N．請(qǐng)你求出該火箭起飛時(shí)所受的合力及方向．(不計(jì)空氣阻力，g＝10N/kg) (3) 為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)，用于發(fā)射廣播和電視信號(hào)．已知傳輸無(wú)線電廣播信號(hào)所用電磁波的波段為中波，而傳輸電視信號(hào)所用電磁波的波段為微波，為了不讓山地阻擋信號(hào)的傳播，使城市居民能收聽(tīng)和收看實(shí)況，必須通過(guò)建立山頂轉(zhuǎn)發(fā)站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)的是無(wú)線電廣播信號(hào)還是電視信號(hào)？簡(jiǎn)述理由． (4) 用“長(zhǎng)征三號(hào)”發(fā)射的某航天器，它的一部分光電池板面積為S＝8m2，正對(duì)太陽(yáng)時(shí)能產(chǎn)生U＝120V的電壓，為工作艙提供I＝10A的電流．若太陽(yáng)光照射處每1m2面積上獲得的太陽(yáng)輻射功率為P0＝1.0×103W，試估算該光電池的光電轉(zhuǎn)換效率η＝？ (5) 某些航天器為研究的需要建有回收艙(或載人艙、返回艙)，務(wù)必要保證它安全降落到預(yù)定的回收位置．當(dāng)回收艙降落到地面附近時(shí)，由于空氣阻力作用做勻速運(yùn)動(dòng)，則回收艙在勻速下降過(guò)程中它的動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能如何變化？ (6) 為減少太空污染，一般航天器在完成預(yù)定任務(wù)后，應(yīng)使它墜落銷(xiāo)毀．墜落過(guò)程可簡(jiǎn)化為從一個(gè)圓軌道開(kāi)始，經(jīng)過(guò)與大氣摩擦，航天器的絕大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化，最后汽化而銷(xiāo)毀，剩下的殘片墜入大海．航天器原來(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，還有一部分能量通過(guò)其他方式散失(不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量)．已知： 從圓軌道墜落開(kāi)始時(shí)航天器的機(jī)械能E＝4.0×1012J、質(zhì)量m＝1.17×105kg；入海時(shí)殘片的質(zhì)量m＝1.2×104kg、溫度升高Δt＝3.0×103℃、動(dòng)能EK＝0.7×109J；航天器材料每1kg升溫1℃平均所需能量為C＝1.0×103J；航天器材料每銷(xiāo)毀1kg平均所需能量為μ＝1.0×107J． 試導(dǎo)出的表達(dá)式(用以上所列各物理量的符號(hào)表示)并估算出的數(shù)值．

Answer 1

答案：
解析：

(1)	將氣體液化的最大好處是使它的體積縮小，便于貯存和運(yùn)輸．
(2)	F合＝F－mg＝5.88×106N－4.60×105×10N＝1.28×106N,方向豎直向上
(3)	電視信號(hào),因?yàn)殡娨曅盘?hào)所用的電磁波的波段為微波，只能沿直線傳播，此處受山地阻擋，因此必須在山頂建立轉(zhuǎn)發(fā)站，把微波傳出去．
(4)	解：依題意 　　光電池板正對(duì)太陽(yáng)時(shí)產(chǎn)生的功率 　　P電＝UI＝120×10W＝1.2×103W 　　光電池板獲得的太陽(yáng)輻射功率 　　P光＝P0S＝1.0×103×8W＝8.0×103W 　　光電轉(zhuǎn)換效率 　　η＝＝＝15%
(5)	動(dòng)能不變,勢(shì)能減小,機(jī)械能減小
(6)	航天器材料銷(xiāo)毀所需的能量 　　E銷(xiāo)＝(M－m)μ＝(1.17×105－1.2×104)×1.0×107J＝1.05×1012J 　　殘片升溫所需的能量 　　E殘＝Q＝cmΔt＝1.0×103×1.2×104×3.0×103J＝3.6×1010J 　　由能量守恒定律得 　　E＝E銷(xiāo)＋E殘＋Ek＋ 　　∴＝E－E銷(xiāo)－E殘－Ek＝E－(M－m)μ－cmΔt－Ek 　�。�(4.0×1012－1.05×1012－3.6×1010－0.7×109)J＝2.9133×1012J＝2.9×1012J