Question

3．我國(guó)自行研制的“玉兔號(hào)”月球車已抵月球表面，如圖所示．登月前月球車在水平地面上進(jìn)行了測(cè)試，“玉兔號(hào)”的質(zhì)量為120kg，最大承載質(zhì)量20kg，在500N的牽引力作用下，勻速直線行駛180m用時(shí)60min，網(wǎng)狀輪子與地面接觸的總面積為0.06m²．通過計(jì)算回答：（取g=10N/kg）
（1）月球車空載測(cè)試時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)．
（2）月球車空載測(cè)試時(shí)的功率．
（3）月球表面月巖的密度為3.2×10³kg/m³，月球車在月球上最多可采集月巖多少m³？

Answer 1

分析 （1）知道月球車的質(zhì)量，利用G=mg求在地球上的重力，該車空載時(shí)對(duì)水平地面的壓力等于其重力，知道受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求空載時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）利用W=Fs求月球車空載測(cè)試時(shí)做的功，知道時(shí)間，利用P=$\frac{W}{t}$求月球車在測(cè)試過程中的功率；
（3）知道最大承載質(zhì)量，利用V=$\frac{m}{ρ}$求最多可采集月巖的體積．

解答 解：
（1）月球車在地球上的重力：
G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
該車空載時(shí)對(duì)水平地面的壓力：
F=G=1200N，
受力面積：S=0.06m²，
月球車空載時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.06{m}^{2}}$=20000Pa．
（2）月球車空載測(cè)試時(shí)做的功：
W=Fs=500N×180m=9×10⁴J，
月球車在測(cè)試過程中的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9×1{0}^{4}J}{60×60s}$=25W；
（3）最大承載質(zhì)量m=20kg，
由ρ=$\frac{m}{V}$得最多可采集月巖的體積：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{20kg}{3.2×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=6.25×10^-3m³．
答：（1）月球車空載測(cè)試時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為20000Pa．
（2）月球車空載測(cè)試時(shí)的功率為25W．
（3）月球車在月球上最多可采集月巖6.25×10^-3m³．

點(diǎn)評(píng) 本題通過熱點(diǎn)問題考查了重力公式、密度公式、壓強(qiáng)公式、功的公式、功率公式的應(yīng)用，要求學(xué)生必須掌握基本的物理知識(shí)，并能和生產(chǎn)生活社會(huì)聯(lián)系起來．此類題目是近幾年比較流行的題目．