题目内容

科学家认为火星是太阳系内除地球以外最有可能存在生命的星球。已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,火星的质量是地球质量的0.1倍,火星的半径是地球半径的0.5倍。假设火星是个均匀的球体,且不考虑火星表面大气阻力的影响,请推导并利用以上字母表达:

    (1)火星表面的重力加速度g0

    (2)火星探测器能够环绕火星做匀速圆周运动的最大速度

    (3)火星探测器能够围绕火星做匀速圆周运动的最小周期T0

 

(1)   0.4g      (2)     

(3)


解析:

(1)已知:                                  ①     (1分)

                                                         ②     (1分)

    (1)对于质量为m的物体,在火星和地球表面分别有:

    火星表面:                 ③     (3分)

    地表面:                        ④     (3分)

    联解上四式的:                      (2分)

    (2)设火星探测器质量为m,探测器近火星地表环绕时速度最大。  (1分)

    则有:                                                 ⑤              (2分)

    解得:                                               (2分)

    (3)探测器最小周期为:

                       

练习册系列答案
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在我国探月计划紧锣密鼓进行过程中召开的科协年会,关于月球、火星、小行星探测等深空探测自然成为重要话题.

  科学家们认为,21世纪人类把目光再次投向月球,重返月球的最主要原因是:一、寻求在月球建立永久基地,作为人类拓展生存空间的第一步;二、通过月球探测,带动高科技的发展和研究,包括空间军事技术的发展;三、为将来全面开发月球矿产资源和能源,解决地球能源枯竭,为人类社会可持续发展提供资源储备.例如月球上氦-3资源总量约为100万吨~500万吨,建设一个500MW的核聚变发电站,每年消耗的氦-3仅仅50公斤,全世界的年总发电量只需100吨氦-3,也就是说,月球上的氦-3可满足地球供电能源需求达1万年以上.此外,月球表面的特殊空间环境,为研制特殊生物制品和特殊材料开拓了广阔前景,这是当前国际科技界“重返月球”最主要的原动力.

  中国月球探测首席科学家欧阳自远指出,3年内,我国要完成首次月球探测,这是继我国成功发射人造地球卫星、载人飞船之后,我国空间科技发展的第三个里程碑.我国近期探月计划分为“环月探测”、“月面软着陆器探测”和“月面自动采样返回”3个阶段.作为世界主要航天国家,我国开展月球探测,对维护我国在月球上的权益具有重要战略意义.

  氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子;氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”.经试验证实,利用氘和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应,原因是:(1)这种聚变不产生中子,所以放射性小;(2)它转化为电能的效率高;(3)反应过程易于控制;可算是既无污染又安全.

  结合材料回答下列问题

  (1)估算人类1年所用的电能相当于多少吨煤完全燃烧所释放出的能量.(煤的燃烧值q=2.9×107J/kg、氘核的质量为2.0136u、氦-3的质量为3.0150u、氢核的质量为1.008124u、氦核的质量为4.002603u)

  (2)太阳辐射的能量是由聚变反应产生的,已知质子、a 粒子、正电子的质量分别为1.6726×10-27kg、6.6458×10-27kg、9.1×10-31kg,则1J相当于多少组以上核反应释放出的能量.

在我国探月计划紧锣密鼓进行过程中召开的科协年会,关于月球、火星、小行星探测等深空探测自然成为重要话题.

  科学家们认为,21世纪人类把目光再次投向月球,重返月球的最主要原因是:一、寻求在月球建立永久基地,作为人类拓展生存空间的第一步;二、通过月球探测,带动高科技的发展和研究,包括空间军事技术的发展;三、为将来全面开发月球矿产资源和能源,解决地球能源枯竭,为人类社会可持续发展提供资源储备.例如月球上氦-3资源总量约为100万吨~500万吨,建设一个500MW的核聚变发电站,每年消耗的氦-3仅仅50公斤,全世界的年总发电量只需100吨氦-3,也就是说,月球上的氦-3可满足地球供电能源需求达1万年以上.此外,月球表面的特殊空间环境,为研制特殊生物制品和特殊材料开拓了广阔前景,这是当前国际科技界“重返月球”最主要的原动力.

  中国月球探测首席科学家欧阳自远指出,3年内,我国要完成首次月球探测,这是继我国成功发射人造地球卫星、载人飞船之后,我国空间科技发展的第三个里程碑.我国近期探月计划分为“环月探测”、“月面软着陆器探测”和“月面自动采样返回”3个阶段.作为世界主要航天国家,我国开展月球探测,对维护我国在月球上的权益具有重要战略意义.

  氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子;氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”.经试验证实,利用氘和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应,原因是:(1)这种聚变不产生中子,所以放射性小;(2)它转化为电能的效率高;(3)反应过程易于控制;可算是既无污染又安全.

  结合材料回答下列问题

  (1)估算人类1年所用的电能相当于多少吨煤完全燃烧所释放出的能量.(煤的燃烧值q=2.9×107J/kg、氘核的质量为2.0136u、氦-3的质量为3.0150u、氢核的质量为1.008124u、氦核的质量为4.002603u)

  (2)太阳辐射的能量是由聚变反应产生的,已知质子、a 粒子、正电子的质量分别为1.6726×10-27kg、6.6458×10-27kg、9.1×10-31kg,则1J相当于多少组以上核反应释放出的能量.

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