Question

18．最近中国国家航天局公布了2020年前登陆火星的计划，引发了大家的热议，小丽查阅我国航天发展的资料时发现，我国自行研制的“玉兔号”月球车早已抵月球表面，如右图所示．“玉兔号”车重120千克，有效负载20千克．月球上的重力是地球上的六分之一，表面土壤非常松软，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，3min最多移动18m，该车最大速度是多少米/秒？
（2）如果该车匀速移动所受阻力为100N，此时移动三分钟动力最多做多少功？
（3）该车空载时对水平月面的压强是多少帕？

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）知道月球车三分钟移动的距离和受到的阻力，根据二力平衡求出动力，利用W=Fs求出三分钟动力做的功；
（3）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．

解答 解：
（1）月球车的速度为：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{18m}{3×60s}$=0.1m/s；
（2）因为月球车匀速运动，所以F_动=F_阻力=100N，
动力做功为：W=F_动s=100N×18m=1800J；
（3）月球车与月球的接触面积为：S=6×100cm²=600 cm²=6×10^-2m²，
月球车在地球上受到的重力为：G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
月球车在月球上受到的重力为：G_月=$\frac{1}{6}$G=$\frac{1}{6}$×1200N=200N，
月球车对月面的压力：F=G_月=200N，
月球车对月面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{6×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈3333.3Pa．
答：
（1）月球车移动的速度为0.1m/s；
（2）月球车移动三分钟动力做功为1800J；
（3）月球车空载时对水平月面的压强是3333.3Pa．

点评 本题考查了速度公式、二力平衡条件、功的计算公式、重力公式、压强公式的应用；要求学生必须掌握基本的物理知识．