Question

18．最近中國(guó)國(guó)家航天局公布了2020年前登陸火星的計(jì)劃，引發(fā)了大家的熱議，小麗查閱我國(guó)航天發(fā)展的資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)自行研制的“玉兔號(hào)”月球車(chē)早已抵月球表面，如右圖所示．“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，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)18m，該車(chē)最大速度是多少米/秒？
（2）如果該車(chē)勻速移動(dòng)所受阻力為100N，此時(shí)移動(dòng)三分鐘動(dòng)力最多做多少功？
（3）該車(chē)空載時(shí)對(duì)水平月面的壓強(qiáng)是多少帕？

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）知道月球車(chē)三分鐘移動(dòng)的距離和受到的阻力，根據(jù)二力平衡求出動(dòng)力，利用W=Fs求出三分鐘動(dòng)力做的功；
（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)．

解答 解：
（1）月球車(chē)的速度為：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{18m}{3×60s}$=0.1m/s；
（2）因?yàn)樵虑蜍?chē)勻速運(yùn)動(dòng)，所以F_動(dòng)=F_阻力=100N，
動(dòng)力做功為：W=F_動(dòng)s=100N×18m=1800J；
（3）月球車(chē)與月球的接觸面積為：S=6×100cm²=600 cm²=6×10^-2m²，
月球車(chē)在地球上受到的重力為：G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
月球車(chē)在月球上受到的重力為：G_月=$\frac{1}{6}$G=$\frac{1}{6}$×1200N=200N，
月球車(chē)對(duì)月面的壓力：F=G_月=200N，
月球車(chē)對(duì)月面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{6×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈3333.3Pa．
答：
（1）月球車(chē)移動(dòng)的速度為0.1m/s；
（2）月球車(chē)移動(dòng)三分鐘動(dòng)力做功為1800J；
（3）月球車(chē)空載時(shí)對(duì)水平月面的壓強(qiáng)是3333.3Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了速度公式、二力平衡條件、功的計(jì)算公式、重力公式、壓強(qiáng)公式的應(yīng)用；要求學(xué)生必須掌握基本的物理知識(shí)．