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“天舟一号”与“天宫二号”成功对接
我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于2016年9月15日发射成功“天宫二号”在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行,绕地球一圈的运行时间是90分钟,“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空,并于2017年4月22日与“天宫二号”首次自动交会对接成功,如1图所示,为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。
发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氧混合构成,火箭点火起飞时,火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3000,足以融化绝大多数金属和非金属材料,长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”,其采取的是国际上先进的喷水降温方法,如2图所示,在发射中火箭飞到5m高以后,“喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水20余秒,喷水量约为400t,一部分的水会汽化到大气中,大部分的水则通过导流槽流走,于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用,防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[圆周率π=3,]
(1)设“喷水降温降噪系统”喷出400t水的初温为20,在喷水20秒内全部变成100的水,则水带走的热量为_________________J.
(2)如3图所示,设地球半径为6370km,“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行,圆形轨道的半径为_______km,圆形轨道的周长为_______km.“天舟一号”货运飞船成功发射及正常入轨后,与“天宫二号”空间实验室对接。对接时“天舟一号”的运行速度为____________km/s.
(3)长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断__________(选填“变大”、“变小”或“不变”),长征七号红箭燃料的______能燃烧时转化为内能.
(1). 1.344×1011 (2). 6750 (3). 40500 (4). 7.5 (5). 变大 (6). 化学
【解析】(1)根据计算水带走的热量为:
(2)如3图所示,地球半径为6370km,“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行,所以圆形轨道的半径为:
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圆形轨道的周长为:
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“天舟一号”与“天宫二号”空间实验室对接时“天舟一号”的运行速度与“天宫二号”的速度相同,速度为:
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(3)“天舟一号”货运飞船在上升过程中,质量不变,高度增加,速度增大,所以重力势能和动能都增大,即机械能不断变大;
长征七号火箭燃料燃烧,释放内能,温度升高,内能增大,所以能量的转化过程是燃料的化学能转化为内能。