Question

14．2013年12月2日，玉兔號(hào)月面巡視探測(cè)器（月球車）成功發(fā)射，并成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，
如圖所示玉兔號(hào)有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的六輪搖臂式行走系統(tǒng)，（每個(gè)輪子與地面接觸面積為
100cm²）高1.5m，質(zhì)量為140kg，時(shí)速可達(dá)200m．求：
（1）設(shè)計(jì)6個(gè)輪子的目的是為了在壓力一定時(shí)，通過增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)．
（2）玉兔號(hào)在月球表面行駛4km所用時(shí)間為多少？在地球上重6N的物體在月球上重1N，月球車在月球表面受到的壓強(qiáng)為多少？
（3）假如月球車在行進(jìn)過程中受到的阻力是壓力的0.2倍，月球車勻速直線前進(jìn)20m，牽引力做的功是多少？（g取10N/kg）
（請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上寫出完整的計(jì)算過程）

Answer 1

分析 （1）減小壓強(qiáng)的方法：在壓力一定時(shí)，通過增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；在受力面積一定時(shí)，通過減小壓力來(lái)減小壓強(qiáng)．
（2）利用v=$\frac{s}{t}$求出玉兔號(hào)在月球表面行駛時(shí)間；
根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等可知月球車在月球表面受到的壓力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)壓力求出阻力，由于汽車在水平公路上勻速前進(jìn)，受平衡力的作用．則牽引力與阻力相等，利用W=Fs可求牽引力做的功．

解答 解：（1）玉兔號(hào)設(shè)計(jì)6個(gè)輪子的目的是為了在壓力一定時(shí)，通過增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，玉兔號(hào)在月球表面行駛時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{4000m}{200m/h}$=20h；
月球車在地球上受到的重力G=mg=140kg×10N/kg=1400N；
根據(jù)在地球上中6牛的物體放到月球上重1�？芍�：
則在月球車在月球表面受到的重力為G′=$\frac{1}{6}$×G=$\frac{1}{6}$×1400N≈233.3N，
在月球車在月球表面上的壓力F=G′=233.3N，
所以，壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{233.3N}{6×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈3888.3Pa；
（3）阻力f=0.2F=0.2×233.3N=46.66N，
由于汽車在水平公路上勻速前進(jìn)，受平衡力的作用．則F_牽=f=46.66N，
則牽引力做的功W=F_牽s=46.66N×20m=933.2J．
答：（1）在壓力一定時(shí)，通過增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；
（2）玉兔號(hào)在月球表面行駛4km所用時(shí)間為20h；在地球上重6N的物體在月球上重1N，月球車在月球表面受到的壓強(qiáng)為3888.9Pa；
（3）牽引力做的功是933.3J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了速度公式和壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，要注意月球車被送到月球上時(shí)壓力的變化．