Question

【題目】閱讀下列短文，回答問題。

“天舟一號”與“天宮二號”成功對接

我國自主研制的“天宮二號”空間實驗室已于2016年9月15日發射成功。“天宮二號”在距離地面高度380km的圓形軌道上繞地球勻速運行，繞地球一周的運行時間為90分鐘，“天舟一號”貨運飛船于2017年4月20日由長征七號火箭成功發射升空，并于2017年4月22日與“天宮二號”首次自動交會對接成功，如題23-1圖所示，為建立我國自己的空間站邁出了堅實的一步。

發射“天舟一號”貨運飛船的長征七號火箭的燃料由液態煤油和液氧混合構成，火箭點火起飛時，火箭內的燃料燃燒從箭體尾部噴出火焰幾乎直擊發射平臺，使得發射平臺核心區的溫度接近3000℃，足以熔化絕大多數金屬和非金屬材料，長征七號火箭發射時與其它火箭不同的是發射平臺旁的“噴水降溫降噪系統”，其采取的是國際上先進的噴水降溫方法，如題23-2圖所示，在發射中火箭飛到5m高以后，“噴水降溫降噪系統”向箭體尾部火焰中心噴水20余秒，噴水量約為400t，一部分的水會汽化到大氣中，大部分的水則通過導流槽流走，于是大流量噴水能夠帶走大量的熱起到降溫的作用，防止了火箭發射臺內部的儀器設備可能因高溫受到影響。[圓周率π=3，c水=4.2×103J/kg·℃]

（1）設“噴水降溫降噪系統”噴出400t水初溫為20℃，在噴水20秒內全部變成100℃的水，則水帶走的熱量為_____________J。

（2）如題23-3圖所示，設地球半徑為6370km，“天宮二號”空間實驗室在圓形軌道上正常運行，圓形軌道的半徑為________km，圓形軌道的周長為________km。“天舟一號”貨運飛船成功發射及正常入軌后，與“天宮二號”空間實驗室成功對接，對接時“天舟一號”的運行速度為_________km/s。

（3）長征七號火箭所搭載的“天舟一號”貨運飛船在上升過程中的機械能不斷_______（選填“變大”、“變小”或“不變”），長征七號火箭燃料的________能燃燒時轉化為內能。

Answer 1

【答案】1.344×1011J67504.05×1047.5變大化學

【解析】

（1）根據計算水帶走的熱量為：

（2）如3圖所示，地球半徑為6370km，“天宮二號”空間實驗室在圓形軌道上正常運行，所以圓形軌道的半徑為：

；

圓形軌道的周長為：

；

“天舟一號”與“天宮二號”空間實驗室對接時“天舟一號”的運行速度與“天宮二號”的速度相同，速度為：

；

（3）“天舟一號”貨運飛船在上升過程中，質量不變，高度增加，速度增大，所以重力勢能和動能都增大，即機械能不斷變大；

長征七號火箭燃料燃燒，釋放內能，溫度升高，內能增大，所以能量的轉化過程是燃料的化學能轉化為內能。