Question

為減少太空污染，一般航天器在完成預(yù)定任務(wù)后，應(yīng)使它墜落消毀．墜落過程可簡化為從一個圓軌道開始，經(jīng)過與大氣摩擦，航天器的絕大部分經(jīng)過升溫、熔化、最后汽化而消毀，剩下的殘片墜入大海．航天器原來的機械能中，除一部分用于消毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量E'通過其它方式散失（不考慮墜落過程中化學(xué)反應(yīng)的能量）．已知：
從圓軌道墜落開始時航天器的機械能E=4.0×10¹²J、質(zhì)量M=1.17×10⁵Kg；
入海時殘片的質(zhì)量m=1.2×10⁴Kg、溫度升高△t=3.0×10³℃、動能E_K=0.7×10⁹J；
航天器材料每1Kg升溫1℃平均所需能量c=1.0×10³J；
航天器材料每消毀1Kg平均所需能量μ=1.0×10⁷J；
試導(dǎo)出用以上所列物理量的符號表示E'的表達式并估算出E'的數(shù)值．

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)Q=Cm△t可計算入海時殘片消耗的能量，根據(jù)Q=mq可計算航天器材料消毀消耗的能量，一部分能量E'等于機械能減去入海時殘片消耗的能量，航天器材料消毀消耗的能量和動能．
解答：解：入海時殘片消耗的能量Q₁=C₁m₁△t=1.0×10³J×1.2×10⁴kg×3.0×10³℃=3.6×10¹⁰J
航天器材料消毀消耗的能量Q₂=（M-m）μ=（1.17×10⁵kg-1.2×10⁴kg）×1.0×10⁷J/kg=1.05×10¹²J
E，=E-Q₁-Q₂-E_K=4.0×10¹²J-3.6×10¹⁰J-1.05×10¹²J-0.7×10⁹J≈2.9×10¹²J
答：E'的表達式為E，=E-Q₁-Q₂-E_K，E'的數(shù)值為2.9×10¹²J．
點評：本題考查學(xué)生對熱量公式Q=Cm△t和Q=mq的理解和運用．