Question

17．2011年11月1日5時58分10秒，神舟八號無人飛船由改進型“長征二號”F遙八火箭順利發(fā)射升空．升空后2天，“神八”與此前發(fā)射的“天宮一號”目標飛行器進行了空間交會對接．組合體運行12天后，神舟八號飛船脫離天宮一號并再次與之進行交會對接試驗，這標志著我國已經(jīng)成功突破了空間交會對接及組合體運行等一系列關(guān)鍵技術(shù)．
（1）發(fā)射當日，“神舟八號”飛船被成功送入近地點200公里、遠地點330公里的預定軌道，當它在這個軌道上從遠地點向近地點運動時，它的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；
（2）“神舟八號”上有兩塊太陽能電池板，因為采用了新的太陽電池片，發(fā)電能力大大提高了．當它展開時每塊長6m，寬0.5m．電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，用于飛船上電子設(shè)備工作，同時給飛船上的蓄電池充電，有關(guān)參數(shù)如表：

工作電壓/V	工作電流/A	光電轉(zhuǎn)化效率
30	4	30%

兩塊太陽能電池板連續(xù)充電10h，既保證了飛船上的所有設(shè)備正常工作，又可將蓄電池充滿．已知1m²太陽能電池板1s所接收的太陽能為500J，計算蓄電池可儲存多少電能？
（3）當“神舟八號”繞軌道飛行無法接收到太陽能時，飛船上的設(shè)備由蓄電池供電．計算該蓄電池中儲滿的電能可供“神州八號”上所有的設(shè)備正常工作多長時間？

Answer 1

分析 （1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度．質(zhì)量越大，高度越高，勢能越大；
（2）先計算出太陽能電池板的面積，在計算10h接收的太陽能，減去設(shè)備消耗的電能，就是儲存的電能；
（3）利用W=UIt的變形公式計算設(shè)備工作時間．

解答 解：（1）當飛船從遠地點向近地點運動時，質(zhì)量不變，所處高度減小，勢能減小，但運動的速度增大，動能增大，這一過程中勢能轉(zhuǎn)化為了動能；
（2）太陽能電池板的總面積：S=2×6m×0.5m=6m²，
太陽能電池板10h接收的太陽能：W_太陽=6m²×500J/s•m²×10×3600s=1.08×10⁸J，
轉(zhuǎn)化的電能：W_總=W_太陽η=1.08×10⁸J×30%=3.24×10⁷J，
飛船上的所有設(shè)備正常工作消耗的電能：W=UIt=30V×4A×10×3600s=4.32×10⁶J，
蓄電池儲存的電能：W_儲存=W_總-W=3.24×10⁷J-4.32×10⁶J=2.808×10⁷J；
（3）由W=UIt得，
蓄電池儲滿的電能可供所有的設(shè)備正常工作時間：t=$\frac{{W}_{儲存}}{UI}$=$\frac{2.808×1{0}^{7}J}{30V×4A}$=2.34×10⁵s．
故答案為：（1）重力勢；動；
（2）蓄電池可儲存電能2.808×10⁷J；
（3）蓄電池中儲滿的電能可供“神州八號”上所有的設(shè)備正常工作2.34×10⁵s．

點評 此題考查對電功公式、效率公式的應用，關(guān)鍵是各種公式及其變形公式的選擇和靈活運用．