Question

【題目】如圖所示是“神舟十一號”飛船的返回艙 . 返回艙又稱座艙 , 是航天員往返太空時乘坐的艙段 , 為密閉結(jié)構(gòu) , 前端有艙門 . 返回艙重返地球時 , 為避免與大氣劇烈摩擦產(chǎn)生的高熱燒穿艙壁 , 返回艙表面涂有防熱材料 . 已知物體所具有的重力勢能E和高度h的關(guān)系是Ep= mgh , 若返回艙的總質(zhì)量為M , 其中防熱材料的質(zhì)量為m , 比熱容為c , 若返回艙進人大氣層后 , 下落時減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的40%被防熱材料吸收 .

（1）請推導返回艙進人大氣層后 , 返回艙下落高度△h和吸熱材料升高的溫度Δt的關(guān)系表達式 .
（2）已知返回艙的總質(zhì)量為3X 103 kg , 其中防熱材料的質(zhì)量為500 kg , 比熱容為4X103 J/(kg.℃) , 則飛船在大氣層中下落1000 m防熱材料升高的溫度是多少?

Answer 1

【答案】
（1）解：由重力勢能和高度的關(guān)系可得：EP mg ，由于返回艙進入大氣層后，下落時減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的40 被防熱材料吸收，可知：Q吸 40 mg ，由Q 得： Q吸 40 Mg ，即：
（2）解：由（1）得：
【解析】（1）返回艙進入大氣層后，下落時減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的40%被防熱材料吸收，即Q吸 =ηEP＝ηmgΔh，再根據(jù)Q吸= cmΔt，列出等式，求出Δh和吸熱材料升高的溫度Δt的關(guān)系表達式 ;
（2）利用Δh和Δt的關(guān)系式，代入數(shù)據(jù)計算即可 .