Question

【題目】2018年12月12日16時45分，我國嫦娥四號探測器經過約110小時奔月飛行，到達月球附近，成功實施近月制動，順利完成“太空剎車”，被月球捕獲，進入了近月點約100公里的環月軌道。2019年1月3日上午10點26分，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。此次任務實現了人類探測器首次月背軟著陸，首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章。請完成下面有關嫦娥四號探測器探月的知識問答：

(1)發射“嫦娥四號”的長征三號乙運載火箭三級發動機采用液氫為燃料，是利用液氫的________大的優點；探測器穿過大氣層時，包裹探測器的整流罩與大氣層發生劇烈摩擦，整流罩迅速升高，在這個過程通過________（選填“做功”或“熱傳遞”）增大了它的內能。由于整流罩不善于導熱、并且熔點______（選填“高”或“低），因此能對探測器起到保護裝置。“利用“鵲橋”中繼星傳回人類史第一張月球背面照片（如圖所示）的載體是________；

(2)如圖甲所示，是我國玉兔二號月球車。它有六個寬大的車輪，是為了_________；假定在月球車前面有一起石頭，當車輪通過石塊時，可將石塊與車輪的接觸點O看作是支點，F1為車輪受的的推力，F2為阻力，如圖乙所示。請在圖乙中分別畫出F1與F2的力臂；

（________）

據此分析可知，石塊高度越高（不高于車輪半徑），推力______（選填“越大”或“越小”）；

(3)計算：①月球車質量約135千克，每個輪子的著地面積是10平方厘米，不管是遇到什么樣的障礙物六個車輪都是著地的，月球引力約是地球引力的六分之一，則當月球車在水平月面上行駛的時候對月面的壓強是多少______？（地球上的g=10N/kg）

②月球車在月面上行駛時，受到的阻力是月球車在月球所受“重力”的0.2倍，則月球車在月面上行駛20米克服阻力做的功為多少______？（地球上的g=10N/kg）

Answer 1

【答案】熱值 做功 高 電磁波 減小壓強 越大 37500Pa 900J

【解析】

(1)[1]火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以放出更多的熱量。

[2]當探測器在大氣層中快速飛行時，會與大氣層發生劇烈摩擦，克服摩擦做功，內能增加，這是通過做功的方式改變物體的內能。

[3] 探測器與大氣層發生劇烈摩擦，克服摩擦做功，內能增加，溫度升高，因此整流罩應選擇不善于導熱、并且熔點高的材料，才能對探測器起到保護作用。

[4]電磁波的傳播不需要介質，能在月球上傳播，所以人類史第一張月球背面照片就是通過電磁波傳回地球的。

(2)[5]玉兔二號月球車有六個寬大的車輪，是通過增大受力面積的方法來減小壓強的。

[6]車輪通過石塊時，支點為車輪與石塊的接觸處(下圖中的O點)，從支點O向阻力F2、動力F1的作用線作垂線，支點O到垂足的距離為相應的力臂l2、l1，如圖所示：

[7]由圖可知，石塊高度越高(不高于車輪半徑)，動力臂l1越小、阻力臂l2越大，阻力F2 (即車輪的重力)不變，由杠桿平衡條件F1 l1=F2 l2可得F1=，則F1越大，即所需推力越大。

(3)①[8]月球車在地球上的重力

G=mg=135kg×10N/kg=1350N

由題意可得，月球車對月面的壓力

F=G月=G=×1350N=225N

它對月面的壓強

p===37500Pa

月球車對月面的壓強是37500Pa。

②[9]月球車在月面上行駛時，受到的阻力

f=0.2G月=0.2×225N=45N

在月面上行駛20米克服阻力做的功：

W=fs=45N×20m=900J

月球車克服阻力做的功為900J。