Question

據(jù)報(bào)道，嫦娥三號(hào)將于近期發(fā)射．嫦娥三號(hào)接近月球表面的過程可簡化為三個(gè)階段：距離月球表面15km時(shí)打開反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速，下降到距月球表面H=l00m高度時(shí)懸停，尋找合適落月點(diǎn)；找到落月點(diǎn)后繼續(xù)下降，距月球表面h=4m時(shí)速度再次減為0；此后，關(guān)閉所有發(fā)動(dòng)機(jī)，使它做自由落體運(yùn)動(dòng)落到月球表面．已知嫦娥三號(hào)質(zhì)量為
140kg，月球表面重力加速度g'約為1.6m/s²，月球半徑為R，引力常量G．求：
（l）月球的質(zhì)量；
（2）嫦娥三號(hào)懸停在離月球表面l00m處時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)的作用力；
（3）嫦娥三號(hào)從懸停在l00m處到落至月球表面，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)做的功．

Answer 1

分析：（1）嫦娥三號(hào)衛(wèi)星在月球表面受到的重力等于萬有引力，由此求出月球質(zhì)量．
（2）嫦娥三號(hào)懸停，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可以求出發(fā)電機(jī)對(duì)它的作用力．
（3）應(yīng)用動(dòng)能定理可以求出發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)做的功，

解答：解：（1）在月球表面，萬有引力等于重力，
G

Mm

R2

=mg′，月球質(zhì)量：M=

g′R2

G

；
（2）嫦娥三號(hào)懸停，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：
F=mg′=140kg×1.6m/s²=224N；
（3）懸停在H=100m處到到達(dá)4m過程中，
由動(dòng)能定理得：mg′（H-h）+W=0-0，
從4m處釋放后，發(fā)動(dòng)機(jī)不做功，
因此整個(gè)過程，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)做的功：
W=-mg′（H-h）=-140kg×1.6m/s²×（100m-4m）=-2.1504×10⁴J；
答：（l）月球的質(zhì)量M=

g′R2

G

；
（2）嫦娥三號(hào)懸停在離月球表面l00m處時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)的作用力我224N；
（3）嫦娥三號(hào)從懸停在l00m處到落至月球表面，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)做的功為）=-2.1504×10⁴J．

點(diǎn)評(píng)：本題難度不大，應(yīng)用萬有引力定律、平衡條件、動(dòng)能定理即可正確解題．