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3.我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落.己知探测器的质量约为1.3×103kg,地球质量约为月球的81倍,地球半径约为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2.则此探测器(  )
A.在着陆前的瞬间,速度大小约为8.9m/s
B.悬停时受到的反冲作用力约为2×103N
C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒
D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度

分析 根据万有引力提供向心力得月球表面重力加速度,根据运动学公式得出着陆前的瞬间速度;根据二力平衡得出悬停时受到的反冲击作用力大小;
根据v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$判断线速度关系.

解答 解:A、根据万有引力等于重力$\frac{GMm}{{R}^{2}}=mg$,可得重力加速度g=$\frac{GM}{{R}^{2}}$,地球质量约为月球的81倍,地球半径约为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2,所以月球表面的重力加速度大小约为g′=$G\frac{\frac{1}{81}M}{(\frac{1}{3.7}R)^{2}}=\frac{3.{7}^{2}}{81}g$=1.66m/s2,根据运动学公式得在着陆前的瞬间,速度大小约v=$\sqrt{2g′h}$=$\sqrt{2×1.66×4}m/s$=3.6m/s,故A错误;
B、登月探测器悬停时,二力平衡,F=mg′=1.3×103×1.66≈2×103N,故B正确;
C、从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,有外力做功,机械能不守恒,故C错误;
D、根据v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,地球质量约为月球的81倍,地球半径约为月球的3.7倍,
所以在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度,故D正确;
故选:BD.

点评 解答本题要知道除重力以外的力对物体做功等于物体机械能的变化量,月球重力加速度约为地球重力加速度的$\frac{1}{6}$,关于万有引力的应用中,常用公式是在地球表面重力等于万有引力,卫星绕地球做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力.

练习册系列答案
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14.像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图2中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为l的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.

(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度(如图3)d=5.15×10-3m(已知l>>d),光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s;
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(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高,当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力;
(4)某位同学通过测量,把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F,作出a-F图线.如图3中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是平衡摩擦力时木板倾角太大;曲线上部弯曲的原因是没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.

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