1、计算题 (18分)利用水流和太阳能发电,可以为人类提供清洁能源。水的密度
,太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率
,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
(1)三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×106kW,要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%,求输电线总电阻的最大值;
(2)发射一颗卫星到地球同步轨道上(轨道半径约为地球半径的6.6
)利用太阳能发电,然后通过微波持续不断地将电力输送到地面,这样就建成了宇宙太阳能发电站。求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小;
(3)三峡水电站水库面积约1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水库水面与发电?机所在位置的平均高度差h=l00m,发电站将水的势能转化为电能的总效率
。在地球同步轨道上,太阳光垂直照射时的辐射功率为10P0。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率
=20%,将电能输送到地面的过程要损失50%。若要使(2)中的宇宙太阳能发电站的发电能力与三峡电站相当,卫星上太阳能电池板的面积至少为影大?
参考答案:(1)
(2)0.23m/s2
(3)
本题解析:
(1)设输电线总电阻的最大值为
,当通过输电线的电注以为I时,输电线上损耗的功率为
?(2分)
采用U=500kV直流电向某地区输电
W时,通过输电线的电流
?(2分)
依题意得
解得
?(2分)
(2)设卫星的轨道半径为R,卫星所在轨道的向心加速度大小为
,根据万有引力定律和牛顿第二定律得:
?(2分)
解得
?(2分)
当卫星在地表附近时,
在同步轨道上,
根据题意,同步轨道的半径
解得卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小
?(2分)
(3)三峡水电站的发电功率
?(2分)
设卫星太阳能电池板的面积至少为S,
则宇宙太阳能发电站的发电功率
?(2分)
根据题意
所以太阳能电池板的面积至少为
?(2分)
本题难度:一般
2、选择题 已知地球和天王星半径分别为R1、R2,公转半径分别为r1、r2,公转线速度分别为v1′、v2′,表面重力加速度分别为g1、g2,地球第一宇宙速度为v1,飞船贴近天王星表面环绕线速度为v2,则下列关系正确的是( )
A.
= B.= C.=
D.=
参考答案:A、根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r,v=
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 我国未来将建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如图所示,关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近,并将与空间站在B处对接,已知空间站绕月轨道半径为r,周期为T,万有引力常量为G,下列说法中正确的是( ) A.图中航天飞机正减速飞向B处 B.图中航天飞机正加速飞向B处 C.根据题中条件可以算出航天飞机质量 D.根据条件可以算出空间站受到月球引力大小
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参考答案:A、关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近的过程中,引力做正功,动能增加.所以航天飞机正加速飞向B处.故A错误,B正确. ? C、根据万有引力提供向心力GMmr2=mr(2πT)2,只能求出中心天体(月球)的质量,环绕天体的质量已约去.所以无法求出航天飞机的质量.故C错误. ? D、空间站的质量未知,无法求出它所受的引力.故D错误. 故选B.
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 如图,美联社3月19日报道称,朝鲜政府外宣网站18日发布了一段“袭击华盛顿”的视频,模拟朝鲜导弹击中美国白宫和国会大厦的情形.从地面上A点发射一枚远程弹道导弹,假设导弹仅在地球引力作用下,沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B,C为轨道的远地点,距地面高度为h,若ACB轨迹长恰好为整个椭圆的一半.已知地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G.则下列结论正确的是( ) A.导弹在C点的速度大于? B.地球的球心位于导弹椭圆轨道的一个焦点上 C.导弹在C点的加速度等于 D.导弹从A点到B点的飞行时间等于导弹飞行周期的一半
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参考答案:A、根据万有引力提供向心力得 v=
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火加速后,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是( ) A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能 C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度 D.卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道3上经过P点时的速度
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参考答案:A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有 GMmr2=ma=mv2r=m4π2rT2 解得: v=
本题解析:
本题难度:简单
No pleasure without pain. 乐中必有苦. |
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