试题与答案

据报道,嫦娥三号将于近期发射.嫦娥三号接近月球表面的过程可简化为三个阶段:距离月

题型:问答题

题目:

据报道,嫦娥三号将于近期发射.嫦娥三号接近月球表面的过程可简化为三个阶段:距离月球表面15km时打开反推发动机减速,下降到距月球表面H=l00m高度时悬停,寻找合适落月点;找到落月点后继续下降,距月球表面h=4m时速度再次减为0;此后,关闭所有发动机,使它做自由落体运动落到月球表面.已知嫦娥三号质量为

140kg,月球表面重力加速度g'约为1.6m/s2,月球半径为R,引力常量G.求:

(l)月球的质量;

(2)嫦娥三号悬停在离月球表面l00m处时发动机对嫦娥三号的作用力;

(3)嫦娥三号从悬停在l00m处到落至月球表面,发动机对嫦娥三号做的功.

答案:

(1)在月球表面,万有引力等于重力,

G

Mm
R2
=mg′,月球质量:M=
g′R2
G

(2)嫦娥三号悬停,处于平衡状态,由平衡条件得:

F=mg′=140kg×1.6m/s2=224N;

(3)悬停在H=100m处到到达4m过程中,

由动能定理得:mg′(H-h)+W=0-0,

从4m处释放后,发动机不做功,

因此整个过程,发动机对嫦娥三号做的功:

W=-mg′(H-h)=-140kg×1.6m/s2×(100m-4m)=-2.1504×104J;

答:(l)月球的质量M=

g′R2
G

(2)嫦娥三号悬停在离月球表面l00m处时发动机对嫦娥三号的作用力我224N;

(3)嫦娥三号从悬停在l00m处到落至月球表面,发动机对嫦娥三号做的功为)=-2.1504×104J.

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