【題目】深空探測(cè)一直是人類(lèi)的夢(mèng)想。2013年12月14日“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)施月面軟著陸，中國(guó)由此成為世界上第3個(gè)實(shí)現(xiàn)月面軟著陸的國(guó)家。如圖所示為此次探測(cè)中，我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次采用的由接近段、懸停段、避障段和緩速下降段等任務(wù)段組成的接力避障模式示意圖。請(qǐng)你應(yīng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解決下列問(wèn)題。

（1）已知地球質(zhì)量約是月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約是月球半徑的4倍。將月球和地球都視為質(zhì)量分布均勻的球體，不考慮地球、月球自轉(zhuǎn)及其他天體的影響。求月球表面重力加速度g月與地球表面重力加速度g的比值。

（2）由于月球表面無(wú)大氣，無(wú)法利用大氣阻力來(lái)降低飛行速度，我國(guó)科學(xué)家用自行研制的大范圍變推力發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器中途修正、近月制動(dòng)及軟著陸任務(wù)。在避障段探測(cè)器從距月球表面約100m高處，沿與水平面成夾角45°的方向，勻減速直線運(yùn)動(dòng)到著陸點(diǎn)上方30m處。已知發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力與豎直方向的夾角為θ，探測(cè)器燃料消耗帶來(lái)的質(zhì)量變化、探測(cè)器高度變化帶來(lái)的重力加速度g月的變化均忽略不計(jì)，求此階段探測(cè)器的加速度a與月球表面重力加速度g月的比值。

（3）為避免探測(cè)器著陸過(guò)程中帶來(lái)的過(guò)大沖擊，科學(xué)家們研制了著陸緩沖裝置來(lái)吸收著陸沖擊能量，即盡可能把探測(cè)器著陸過(guò)程損失的機(jī)械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚缢苄宰冃文�、�?nèi)能等，而不通過(guò)彈性變形來(lái)儲(chǔ)存能量，以避免二次沖擊或其他難以控制的后果。

已知著陸過(guò)程探測(cè)器質(zhì)量（包括著陸緩沖裝置）為m，剛接觸月面時(shí)速度為v，從剛接觸月面開(kāi)始到穩(wěn)定著陸過(guò)程中重心下降高度為H，月球表面重力加速度為g月，著陸過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，求著陸過(guò)程中緩沖裝置吸收的總能量及探測(cè)器受到的沖量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】試題分析：（1）根據(jù)萬(wàn)有引力提供星球表面的重力可知，有黃金代換公式有，

則：。

（2）根據(jù)題目條件畫(huà)出受力分析如圖所示，

由矢量運(yùn)算法則畫(huà)出三角形如圖2所示，

由正弦定理可得：，解得

（3）緩沖裝置吸收的能量來(lái)源于探測(cè)器動(dòng)能和勢(shì)能，由能量守恒定律可得：

根據(jù)動(dòng)量定理，探測(cè)器受到的沖量等于動(dòng)量變化：。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院兩院院士評(píng)出的2012年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞，于2013年1月19日揭曉，“神九”載人飛船與“天宮一號(hào)”成功對(duì)接和“蛟龍”號(hào)下潛突破7000米分別排在第一、第二．若地球半徑為R，把地球看做質(zhì)量分布均勻的球體，地球表面的重力加速度大小為g，引力常量為G．“蛟龍”下潛深度為d，天宮一號(hào)軌道距離地面高度為h。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零。求

（1）“天宮一號(hào)”繞地心轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是多少？

（2）“蛟龍”號(hào)所在處與“天宮一號(hào)”所在處的重力加速度之比為多少？

（3）設(shè)想地球的密度不變，自轉(zhuǎn)周期不變，但地球球體半徑變?yōu)樵瓉?lái)的一半，僅考慮地球和同步衛(wèi)星之間的相互作用力，則該“設(shè)想地球”的同步衛(wèi)星的軌道半徑與以前地球的同步衛(wèi)星軌道半徑的比值是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示的裝置，可用于探究恒力做功與速度變化的關(guān)系。水平軌道上安裝兩個(gè)光電門(mén)，小車(chē)上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤(pán)，實(shí)驗(yàn)首先保持軌道水平，通過(guò)調(diào)整砝碼盤(pán)里砝碼的質(zhì)量讓小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力，再進(jìn)行后面的操作，并在實(shí)驗(yàn)中獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車(chē)、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量，擋光板的寬度d，光電門(mén)1和2的中心距離s。

（1）實(shí)驗(yàn)需用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光板的寬度d，如圖所示， 。

（2）某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1和2的擋光時(shí)間分別為、（小車(chē)通過(guò)光電門(mén)2后，砝碼盤(pán)才落地），砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m，已知重力加速度為，則對(duì)該小車(chē)，實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是 。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】下列說(shuō)法正確的是——（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得3分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）

A．飽和汽壓隨溫度降低而減小，與飽和汽的體積無(wú)關(guān)

B．能量耗散反映了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程具有不可逆性

C．液體表面層分子間距離較大，這些液體分子間作用力表現(xiàn)為引力

D．若某氣體摩爾體積為V，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則該氣體的分子體積為

E．用“油膜法”估測(cè)分子直徑時(shí)，滴在水面的油酸酒精溶液體積為V，鋪開(kāi)的油膜面積為S，則可估算出油酸分子直徑為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某一長(zhǎng)直的賽道上，有一輛F1賽車(chē)前方200m處有一安全車(chē)正以10m/s的速度勻速前進(jìn)，這時(shí)賽車(chē)從靜止出發(fā)以2m/s2的加速度追趕．試求：

（1）賽車(chē)出發(fā)3s末的瞬時(shí)速度大��；

（2）賽車(chē)何時(shí)追上安全車(chē)？追上之前與安全車(chē)最遠(yuǎn)相距是多少米？

（3）當(dāng)賽車(chē)剛追上安全車(chē)時(shí)，賽車(chē)手立即剎車(chē)，使賽車(chē)以4m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，問(wèn)兩車(chē)再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間第二次相遇？（設(shè)賽車(chē)可以從安全車(chē)旁經(jīng)過(guò)而不發(fā)生相撞）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖為實(shí)驗(yàn)室篩選帶電粒子的裝置示意圖：左端加速電極M、N間的電壓為U1。中間速度選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)B1＝1．0T，兩板電壓U2=1．0×102V，兩板間的距離D＝2cm。選擇器右端是一個(gè)半徑R＝20cm的圓筒，可以圍繞豎起中心軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，筒壁的一個(gè)水平圓周上均勻分布著8個(gè)小孔O1至O8。圓筒內(nèi)部有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2。一電荷量為q=1．60×10-19C、質(zhì)量為m=3．2×10-25kg的帶電的粒子，從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后勻速穿過(guò)速度選擇器。圓筒不轉(zhuǎn)時(shí)，粒子恰好從小孔O8射入，從小孔O3射出，若粒子碰到圓筒就被圓筒吸收。求：

（1）加速器兩端的電壓U1的大��；

（2）圓筒內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的大小并判斷粒子帶正電還是負(fù)電；

（3）要使粒子從一個(gè)小孔射入圓筒后能從正對(duì)面的小孔射出（如從O1進(jìn)從O5出），則圓筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，斜面傾角為θ，斜面上AB段光滑，其它部分粗糙，且斜面足夠長(zhǎng)．一帶有速度傳感器的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），自A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，速度傳感器上顯示的速度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系如下表所示：

時(shí)間（s）

0

1

2

3

4

5

6

…．

速度（m/s）

0

6

12

17

21

25

29

…

取g=10m/s2，求：

（1）斜面的傾角θ多大？

（2）小物塊與斜面的粗糙部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為多少？

（3）AB間的距離xAB等于多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】理論分析可得出彈簧的彈性勢(shì)能公式（式中k為彈簧的勁度系數(shù)， x為彈簧長(zhǎng)度的變化量）。為驗(yàn)證這一結(jié)論，A、B兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)：

①兩位同學(xué)首先都進(jìn)行了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：將一根輕質(zhì)彈簧豎直掛起，在彈簧的另一端掛上一個(gè)已知質(zhì)量為m的小鐵球，穩(wěn)定后測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d。

②A同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上，并把小鐵球放在彈簧上，然后再豎直套上一根帶有插銷(xiāo)孔的長(zhǎng)透明塑料管，利用插銷(xiāo)壓縮彈簧。拔掉插銷(xiāo)時(shí)，彈簧對(duì)小球做功，使小球彈起，測(cè)得彈簧的壓縮量x和小鐵球上升的最大高度H。

③B同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)：將彈簧放在水平桌面上，一端固定在豎直的墻上，另一端被小鐵球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球從高為h的桌面上水平拋出，拋出的水平距離為L。

（1）A、B兩位同學(xué)進(jìn)行圖甲所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜_定什么物理量，這個(gè)物理量是 ；請(qǐng)用m、d、g表示所示的物理量 。

（2）如果成立，那么：

A同學(xué)測(cè)出的物理量x與d、H的關(guān)系式是x＝ ；

B同學(xué)測(cè)出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是x＝ 。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，彎折成90°角的兩根足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置，兩折點(diǎn)連線垂直每根導(dǎo)軌所在豎直面，形成左右兩導(dǎo)軌平面，左導(dǎo)軌平面與水平面成53°角，右導(dǎo)軌平面與水平面成37°角，兩導(dǎo)軌相距L=0.4 m，電阻不計(jì)。質(zhì)量均為m=0.2 kg，接入導(dǎo)軌間的電阻均為R=0.2 Ω的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，兩金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0 T，方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí)刻，ab桿以初速度v1沿右導(dǎo)軌平面下滑。t=l s時(shí)，對(duì)ab桿施加一垂直ab桿且平行右導(dǎo)軌平面向下的力F，使ab開(kāi)始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。cd桿運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示，其中第1 s內(nèi)圖線為直線，虛線為t=2 s時(shí)圖線的切線，與時(shí)間軸交于t=3 s。若兩桿下滑過(guò)程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，g取10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

(1)金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；

(2)ab桿的初速度v1；

(3)若第2 s內(nèi)力F所做的功為18.1 J，求第2 s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱。

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