Question

5．如圖所示，我國(guó)自行研制的“玉兔號(hào)”月球車(chē)已抵月球表面．“玉兔號(hào)”車(chē)重120千克，有效負(fù)載20千克．月球上的重力是地球上的六分之一，表面土壤非常松軟，且有很多密度約3.2×10³kg/m³的月巖．為了避免在月球上“打滑”，采用了6個(gè)特制的鈦合金制造的篩網(wǎng)輪子，每個(gè)“寬大”的輪子與地面的接觸面積達(dá)100cm²，且表面有許多鋸齒形的棘爪．通過(guò)計(jì)算回答：（取g=10N/kg）
（1）月球車(chē)移動(dòng)很慢，3min最多移動(dòng)10m，該車(chē)最大速度是多少米/秒？
（2）該車(chē)最多可采集月巖多少立方米？
（3）該車(chē)空載時(shí)對(duì)水平月面的壓強(qiáng)是多少帕？
（4）分析月球車(chē)采用特制輪子所包含的兩條物理知識(shí)．

Answer 1

分析 （1）知道月球車(chē)移動(dòng)的路程和時(shí)間，據(jù)速度公式求解；
（2）知道有效負(fù)載和月巖的密度，利用V=$\frac{m}{ρ}$求該車(chē)最多可采集月巖體積；
（3）知道月球車(chē)的質(zhì)量，據(jù)G=mg可以計(jì)算出重力；而月球?qū)ν�一物體的吸引力是地球的六分之一求出月球車(chē)在月球上受到的重力，月球車(chē)對(duì)水平月面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)壓強(qiáng)計(jì)算公式求出月球車(chē)對(duì)水平月面產(chǎn)生的壓強(qiáng)；
（4）影響摩擦力的因素：壓力大小、接觸面的粗糙程度；影響壓力作用效果的因素：壓力大小、受力面積的大�。�

解答 解：
（1）t=3min=180s，月球車(chē)最大速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10m}{180s}$≈0.056m/s；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得該車(chē)最多可采集月巖體積：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{20kg}{3.2×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=6.25×10^-3m³；
（3）月球車(chē)在水平月面上時(shí)受到的重力：
G′=G×$\frac{1}{6}$=mg×$\frac{1}{6}$=120kg×10N/kg×$\frac{1}{6}$=200N，
月球車(chē)對(duì)月面的壓力：
F=G′=200N，
月球車(chē)與月面的接觸面積：
S=6×100cm²=600cm²=0.06m²，
月球車(chē)對(duì)月面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{0.06{m}^{3}}$≈3333.3Pa；
（4）6個(gè)寬大的輪子可以增大受力面積從而減小對(duì)松軟月面的壓強(qiáng)、輪子表面有許多鋸齒形的棘爪可以增大接觸面的粗糙程度從而增大摩擦．
答：（1）該車(chē)最大速度是0.056m/s
（2）該車(chē)最多可采集月巖6.25×10^-3m³；
（3）該車(chē)空載時(shí)對(duì)水平月面的壓強(qiáng)是3333.3Pa；
（4）月球車(chē)采用特制輪子所包含的物理知識(shí)有壓強(qiáng)和摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)熱點(diǎn)問(wèn)題考查了速度公式、密度公式、壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，減小摩擦、壓強(qiáng)的方法；要求學(xué)生必須掌握基本的物理知識(shí)，并能和生產(chǎn)生活社會(huì)聯(lián)系起來(lái)．此類(lèi)題目是近幾年比較流行的題目．