Question

17．2011年11月1日5時(shí)58分10秒，神舟八號(hào)無人飛船由改進(jìn)型“長(zhǎng)征二號(hào)”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(hào)”目標(biāo)飛行器進(jìn)行了空間交會(huì)對(duì)接．組合體運(yùn)行12天后，神舟八號(hào)飛船脫離天宮一號(hào)并再次與之進(jìn)行交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)成功突破了空間交會(huì)對(duì)接及組合體運(yùn)行等一系列關(guān)鍵技術(shù)．
（1）發(fā)射當(dāng)日，“神舟八號(hào)”飛船被成功送入近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)330公里的預(yù)定軌道，當(dāng)它在這個(gè)軌道上從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
（2）“神舟八號(hào)”上有兩塊太陽(yáng)能電池板，因?yàn)椴捎昧诵碌奶��?yáng)電池片，發(fā)電能力大大提高了．當(dāng)它展開時(shí)每塊長(zhǎng)6m，寬0.5m．電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，用于飛船上電子設(shè)備工作，同時(shí)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(yáng)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(yáng)能電池板1s所接收的太陽(yáng)能為500J，計(jì)算蓄電池可儲(chǔ)存多少電能？
（3）當(dāng)“神舟八號(hào)”繞軌道飛行無法接收到太陽(yáng)能時(shí)，飛船上的設(shè)備由蓄電池供電．計(jì)算該蓄電池中儲(chǔ)滿的電能可供“神州八號(hào)”上所有的設(shè)備正常工作多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

分析 （1）動(dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大；勢(shì)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(shì)能越大；
（2）先計(jì)算出太陽(yáng)能電池板的面積，在計(jì)算10h接收的太陽(yáng)能，減去設(shè)備消耗的電能，就是儲(chǔ)存的電能；
（3）利用W=UIt的變形公式計(jì)算設(shè)備工作時(shí)間．

解答 解：（1）當(dāng)飛船從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量不變，所處高度減小，勢(shì)能減小，但運(yùn)動(dòng)的速度增大，動(dòng)能增大，這一過程中勢(shì)能轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能；
（2）太陽(yáng)能電池板的總面積：S=2×6m×0.5m=6m²，
太陽(yáng)能電池板10h接收的太陽(yáng)能：W_{太陽(yáng)}=6m²×500J/s•m²×10×3600s=1.08×10⁸J，
轉(zhuǎn)化的電能：W_總=W_{太陽(yáng)}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(chǔ)存的電能：W_儲(chǔ)存=W_總-W=3.24×10⁷J-4.32×10⁶J=2.808×10⁷J；
（3）由W=UIt得，
蓄電池儲(chǔ)滿的電能可供所有的設(shè)備正常工作時(shí)間：t=$\frac{{W}_{儲(chǔ)存}}{UI}$=$\frac{2.808×1{0}^{7}J}{30V×4A}$=2.34×10⁵s．
故答案為：（1）重力勢(shì)；動(dòng)；
（2）蓄電池可儲(chǔ)存電能2.808×10⁷J；
（3）蓄電池中儲(chǔ)滿的電能可供“神州八號(hào)”上所有的設(shè)備正常工作2.34×10⁵s．

點(diǎn)評(píng) 此題考查對(duì)電功公式、效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是各種公式及其變形公式的選擇和靈活運(yùn)用．