Question

18．2013年12月15日4时35分，从嫦娥三号着陆器中释放出的“玉兔”月球车成功踏上月球，“玉兔”的6个轮子以每小时200米的时速，在月球表面留下一道道深深的足迹．这是中国探测器留在地外天体上的第一串“脚印”．“玉兔”月球车自重120公斤，可以载重20公斤．为了避免在月球上“打滑”，采用了 6个特制的钛合金制造的筛网轮子，每个“宽大”的轮子与地面的接触面积达100cm²，且表面有许多锯齿形的棘爪．通过计算回答：（取g=10N/kg）
（1）月球车移动很慢，该车最大速度是多少米/秒？
（2）该车空载时对水平月面的压强是多少帕？
（3）根据所学知识分析月球车采用特制轮子的作用．

Answer 1

分析 （1）知道月球车移动的路程和时间，据速度公式求解；
（2）知道月球车的质量，据G=mg可以计算出重力；而月球对同一物体的吸引力是地球的六分之一求出月球车在月球上受到的重力，月球车对水平月面的压力和自身的重力相等，根据压强计算公式求出月球车对水平月面产生的压强；
（3）影响摩擦力的因素：压力大小、接触面的粗糙程度；影响压力作用效果的因素：压力大小、受力面积的大小．

解答 解：（1）t=1h=3600s，月球车最大速度：
v=$\frac{s}{t}$=200$\frac{200m}{3600s}$≈0.056m/s；
（2）月球车在水平月面上时受到的重力：
G′=G=mg
=120kg×10N/kg=200N，
月球车对月面的压力：
F=G′=200N，
月球车与月面的接触面积：
S=6×100cm²=600cm²=0.06m²，
月球车对月面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{0.06{m}^{2}}$≈3333.3Pa；
（3）6个宽大的轮子可以增大受力面积从而减小对松软月面的压强、轮子表面有许多锯齿形的棘爪可以增大接触面的粗糙程度从而增大摩擦．
答：（1）月球车最大速度是0.056米/秒；
（2）该车空载时对水平月面的压强是3333.3帕；
（3）增大受力面积从而减小对松软月面的压强、轮子表面有许多锯齿形的棘爪可以增大接触面的粗糙程度从而增大摩擦．

点评 本题通过热点问题考查了速度公式、压强公式的应用，减小摩擦、压强的方法；要求学生必须掌握基本的物理知识，并能和生产生活社会联系起来．此类题目是近几年比较流行的题目．