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三十多年来,我国成功地用火箭发射了各种用途的航天器进入太空,特别是“神舟”五号载人飞船的成功发射,标志着我国的航天事业已跻身于世界先进行列.
(1)如图是我国“长征三号”运载火箭的示意图.它的工作原理是什么?
在第三级里装的是燃料液体态氢和助燃剂液态氧,为什么燃料不选汽油或柴油而选液态氢?
(2)我国某一火箭发射时,起飞质量是4.6×105 kg,竖直向上的推力为5.88×106 N.当火箭上升1000m时,火箭克服重力做功是多少焦?推力做的功是多少焦?如不计摩擦阻力,火箭获得的动能是多少焦?(不考虑火箭质量的减小)
(3)用火箭发射的某航天器,它的某些仪器工作时动力能源主要靠太阳能电池提供.现有太阳能电池板面积为8m2,正对太阳能产生120V的电压,为工作仪器提供10A的电流.若太阳光照射处每平方米面积上获得的太阳辐射功率是1.0×103 W,试计算该太阳能电池的光电转换效率.
(4)当“神舟”五号的载人舱进入大气层时,为了减速而打开了降落伞,当载人舱匀速下落时,它的动能、势能和机械能如何变化?

解:(1)利用燃料燃烧获得的内能对外做功.
因为液态氢的热值比汽油或柴油的热值大.
(2)W=Gh=4.6×105 kg×10N/kg×1000m=4.6×109J,
W=Fh=5.88×106N×1000m=5.88×109J,
E=W-W=5.88×109J-4.6×109J=1.28×109J.
(3)P=PS=1000W×8=8000W
P=UI=120V×10A=1200W,
η=×100%=×100%=15%.
(4)当载人舱匀速下落时,质量、速度都不变,高度减小,故动能不变,重力势能减少,机械能减少.
答:(1)利用燃料燃烧获得的内能对外做功.
因为液态氢的热值比汽油或柴油的热值大.
(2)火箭克服重力做功是4.6×109J;推力做的功是5.88×109J;如不计摩擦阻力,火箭获得的动能是1.28×109J;
(3)太阳能电池的光电转换效率为15%;
(4)动能不变,重力势能减少,机械能减少.
分析:(1)火箭是利用燃料燃烧获得内能,然后利用内能对外做功;从液态氢的性质来分析;
(2)先根据W=Gh求出克服重力做的功,然后利用W=FS求出推力做的功,根据能量守恒可知,火箭得到的动能等于推力做的功和克服重力所做功之差;
(3)光电池板获取的太阳能是总功,为工作舱提供的电能是有用功.根据机械效率的公式进行计算;
(4)匀速下落时,速度不变,质量也不变,动能就不变,高度减小,重力势能就减小,机械能是动能和重力势能之和.
点评:考查了机械效率计算公式、对题目条件分析能力、动能和重力势能相互转化和做功可以改变物体内能的知识点,试题有一定难度.
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科目:初中物理 来源: 题型:

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