Question

【题目】如图所示是“神舟十一号”飞船的返回舱 . 返回舱又称座舱 , 是航天员往返太空时乘坐的舱段 , 为密闭结构 , 前端有舱门 . 返回舱重返地球时 , 为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁 , 返回舱表面涂有防热材料 . 已知物体所具有的重力势能E和高度h的关系是Ep= mgh , 若返回舱的总质量为M , 其中防热材料的质量为m , 比热容为c , 若返回舱进人大气层后 , 下落时减少的重力势能转化为内能的40%被防热材料吸收 .

（1）请推导返回舱进人大气层后 , 返回舱下落高度△h和吸热材料升高的温度Δt的关系表达式 .
（2）已知返回舱的总质量为3X 103 kg , 其中防热材料的质量为500 kg , 比热容为4X103 J/(kg.℃) , 则飞船在大气层中下落1000 m防热材料升高的温度是多少?

Answer 1

【答案】
（1）解：由重力势能和高度的关系可得：EP mg ，由于返回舱进入大气层后，下落时减少的重力势能转化为内能的40 被防热材料吸收，可知：Q吸 40 mg ，由Q 得： Q吸 40 Mg ，即：
（2）解：由（1）得：
【解析】（1）返回舱进入大气层后，下落时减少的重力势能转化为内能的40%被防热材料吸收，即Q吸 =ηEP＝ηmgΔh，再根据Q吸= cmΔt，列出等式，求出Δh和吸热材料升高的温度Δt的关系表达式 ;
（2）利用Δh和Δt的关系式，代入数据计算即可 .