Question

3．我国自行研制的“玉兔号”月球车已抵月球表面，如图所示．登月前月球车在水平地面上进行了测试，“玉兔号”的质量为120kg，最大承载质量20kg，在500N的牵引力作用下，匀速直线行驶180m用时60min，网状轮子与地面接触的总面积为0.06m²．通过计算回答：（取g=10N/kg）
（1）月球车空载测试时对水平地面的压强．
（2）月球车空载测试时的功率．
（3）月球表面月岩的密度为3.2×10³kg/m³，月球车在月球上最多可采集月岩多少m³？

Answer 1

分析 （1）知道月球车的质量，利用G=mg求在地球上的重力，该车空载时对水平地面的压力等于其重力，知道受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$求空载时对水平地面的压强；
（2）利用W=Fs求月球车空载测试时做的功，知道时间，利用P=$\frac{W}{t}$求月球车在测试过程中的功率；
（3）知道最大承载质量，利用V=$\frac{m}{ρ}$求最多可采集月岩的体积．

解答 解：
（1）月球车在地球上的重力：
G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
该车空载时对水平地面的压力：
F=G=1200N，
受力面积：S=0.06m²，
月球车空载时对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.06{m}^{2}}$=20000Pa．
（2）月球车空载测试时做的功：
W=Fs=500N×180m=9×10⁴J，
月球车在测试过程中的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9×1{0}^{4}J}{60×60s}$=25W；
（3）最大承载质量m=20kg，
由ρ=$\frac{m}{V}$得最多可采集月岩的体积：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{20kg}{3.2×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=6.25×10^-3m³．
答：（1）月球车空载测试时对水平地面的压强为20000Pa．
（2）月球车空载测试时的功率为25W．
（3）月球车在月球上最多可采集月岩6.25×10^-3m³．

点评 本题通过热点问题考查了重力公式、密度公式、压强公式、功的公式、功率公式的应用，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．