Question

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1000 m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8 m²，正对太阳能产生120 V的电压，为工作仪器提供10 A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？

Answer 1

（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）解：W_重=Gh=4.6×10⁹ J

W_推=Fh=5.88×10⁹ J

E_动=W_推-W_重=1.28×10⁹ J.

（3）P_总=PS=1000×8 W=8000 W

P_电=UI=1200 W

η=P_电/P_总=15%.

（4）动能不变，重力势能减少，机械能减少