我國的“嫦娥奔月”月球探測工程已經(jīng)啟動，分“繞、落、回”三個發(fā)展階段：在2007年已發(fā)射一顆圍繞月球飛行的衛(wèi)星，計劃在2012年前后發(fā)射一顆月球軟著陸器，在2018年后發(fā)射一顆返回式月球軟著陸器，進行首次月球樣品自動取樣并安全返回地球．設(shè)想著陸器完成了對月球表面的考察任務(wù)后，由月球表面回到圍繞月球做圓周運動的軌道艙．如圖所示，假設(shè)返回的著陸器質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為g，月球的半徑為R，軌道艙到月球的中心距離為r，已知著陸器從月球表面返回軌道艙的過程中需克服月球的引力做功W=mgR（1-R/r）．不計月球表面大氣對著陸器的阻力和月球自轉(zhuǎn)的影響，則返回的著陸器至少需要獲得多少能量才能返回軌道艙？

【答案】分析：著陸器在月球表面上的重力等于萬有引力，列式可得到月球的質(zhì)量與R、g的關(guān)系．軌道艙繞月球做圓周運動，由月球的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得到速度與半徑r的關(guān)系，即可得到動能與r的關(guān)系式．根據(jù)能量守恒列式即可求解．
解答：解：設(shè)月球的質(zhì)量為M，著陸器的質(zhì)量為m，軌道艙的質(zhì)量為m
著陸器在月球表面上的重力等于萬有引力：mg=G
軌道艙繞月球做圓周運動：G=m    
著陸器與軌道艙對接時的動能：Ek=mv2          
著陸器返回過程中需克服引力做功：W=mgR（1-）．
著陸器返回過程中至少需要獲得的能量：E=Ek+W     
聯(lián)解可得：E=mgR（1-）．
答：返回的著陸器至少需要獲得mgR（1-）能量才能返回軌道艙
點評：本題要建立清晰的物理模型，利用萬有引力等于重力，萬有引力等于向心力和能量守恒定律進行求解．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

2010年10月1日18時59分57秒，我國的“嫦娥二號”在西昌發(fā)射中心發(fā)射升空．開始了奔月之旅．假設(shè)登月艙的質(zhì)量為m，接近月球時的速度為v0，而安全落在月球上的速度為v，為了保證其安全落在月球上，利用其向月球噴出氣流達到減速的目的，經(jīng)t時間順利落在月球上．不考慮登月艙因噴出氣體質(zhì)量的變化和其他阻力，月球表面及附近的重力加速度為
g
6
（g為地球表面的重力加速度），并且假設(shè)艙體的運動總是指向月球球心的．那么登月艙噴出的氣體對艙體作用力的沖量為（　�。�

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科目：高中物理 來源：遼寧省撫順縣高級中學2008-2009學年高一年級3月月考物理試題 題型：038

我國的“嫦娥奔月”月球探測工程已經(jīng)啟動，分“繞、落、回”三個發(fā)展階段：在2007年發(fā)射一顆繞月飛行的衛(wèi)星，在2012年前后發(fā)射一顆月球軟著陸器；在2017年前后發(fā)射一顆返回式月球軟著陸器，進行首次月球樣品自動取樣并安全返回地球．設(shè)想著陸器完成了對月球表面的考察任務(wù)后，由月球表面回到圍繞月球作圓周運動的軌道艙，其過程如圖所示，設(shè)軌道艙的質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為g，月球的半徑為R，軌道艙到月球中心的距離為r，引力常量為G，求：

(1)月球的質(zhì)量；

(2)軌道艙的速度和周期

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科目：高中物理 來源： 題型：

我國的嫦娥工程規(guī)劃為三期，簡稱為“繞、落、回”第一步為“繞”，即發(fā)射我國第一顆月球探測衛(wèi)星，突破至地外天體的飛行技術(shù)，實現(xiàn)月球探測衛(wèi)星繞月飛行，在月球探測衛(wèi)星奔月飛行過程中探測地月空間環(huán)境。 第二步為“落”，即發(fā)射月球軟著陸器，突破地外天體的著陸技術(shù)。 第三步為“回”，即發(fā)射月球軟著陸器，突破自地外天體返回地球的技術(shù)。 當“繞、落、回”三步走完后，我國的無人探月技術(shù)將趨于成熟，中國人登月的日子也將不再遙遠。關(guān)于無人探月飛船“繞、落、回” 的整個過程中如下說法正確的是（　　�。�

A．在地球上起飛的初始階段，無人探月飛船處于超重狀態(tài)

B．進入月球軌道穩(wěn)定運行后，無人探月飛船不受任何力的作用

C．在月球上軟著陸之前，無人探月飛船處于超重狀態(tài)

D．返回地球落地之前，無人探月飛船處于失重狀態(tài)

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科目：高中物理 來源：2010年北京育園中學高三分班考試物理試題 題型：選擇題

“嫦娥奔月”是我國古代的一個神話故事。但現(xiàn)今這個童話故事正在逐漸變成現(xiàn)實。我國的“嫦娥計劃”正在實施中，已經(jīng)成功發(fā)射了月球人造衛(wèi)星。不久的將來，我國的航天員會將會成功的登上月球，實現(xiàn)“嫦娥登月”。假如有一天你作為航天員登上了月球，在月球表面你將一個小球豎直向上拋出，測得小球上升的最大高度是20m，小球往返的時間為10s，若忽略運動過程中的阻力，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，下面判斷正確的是：（      ）

A．小球上升到最大高度時的速度是8m/s

B．小球上升到最大高度時的加速度是0

C．小球上拋的初速度是10m/s

D．月球表面的重力加速度是1.6m/s

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

我國的“嫦娥奔月”月球探測工程已經(jīng)啟動，分“繞、落、回”三個發(fā)展階段：2007年發(fā)射一顆圍繞月球運動的衛(wèi)星，在2012年前后發(fā)射一顆月球軟著陸器，在2017年前后發(fā)射一顆返回式月球著陸器，某宇航員站在質(zhì)量分布均勻的月球表面一斜坡上的P點沿水平方向以初速度v0拋出一個小球，測得小球經(jīng)時間t落到斜坡上另一點Q，斜坡的傾角為α，已知月球半徑為R，萬有引力常量為G，求：

  （1）月球的密度ρ；

  （2）探月衛(wèi)星在月球表面做勻速圓周運動的周期T 。

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