Question

1．2004年1月25日，繼“勇氣”號之后，“機遇”號火星探測器再次成功登陸火星，在人類成功登陸火星之前，人類為了探測距離地球大約3.0×10⁵km的月球，也發(fā)射了一種類似四輪小車的月球探測器．它能夠在自動導航系統(tǒng)的控制下行走，且每隔10s向地球發(fā)射一次信號．探測器上還裝著兩個相同的減速器（其中一個是備用的），這種減速器可提供的最大加速度為5m/s²．某次探測器的自動導航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速前進而不再能自動避開障礙物．此時地球上的科學家必須對探測器進行人工遙控操作，以避免探測器與障礙物相碰．下表為控制中心的顯示屏的數(shù)據(jù)：已知電磁信號傳播的速度為3.0×10⁸m/s，控制中心的信號發(fā)射與接收設(shè)備工作速度極快，不計反應時間．科學家每次分析數(shù)據(jù)并輸入命令最少需要3s．問：

（1）經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，你認為減速器是否執(zhí)行了減速命令？
（2）假如你是控制中心的工作人員，應采取怎樣的措施？加速度需滿足什么條件？請計算說明．

Answer 1

分析 （1）已知前后兩次距離障礙物的距離和經(jīng)過的時間，根據(jù)公式V=$\frac{x}{t}$即可求出勻速運動的速度；如果執(zhí)行了命令，則探測器做勻減速，根據(jù)勻減速直線運動位移時間公式求出運動的位移，跟給你的數(shù)據(jù)進行比較即可求解；
（2）如我是控制中心的工作人員，則立即下達減速命令，根據(jù)位移時間公式算出加速度的范圍

解答 解：（1）、從前兩次收到的信號可知：
探測器的速度$\frac{52-32}{10}m/s=2m/s$
（2）設(shè)在地球和月球之間傳播電磁波需時為：t₀=$\frac{{s}_{月地}}{c}=\frac{3×1{0}^{8}}{3×1{0}^{8}}s=1s$
由題意可知，從發(fā)射信號到探測器收到信號并執(zhí)行命令的時刻為9：10₃₄．
控制中心第三次收到的信號是探測器在9：10₃₉發(fā)出的．
從后兩次收到的信號可知探測器的速度v=$\frac{32-12}{10}m/s=2m/s$
可見，探測器速度未變，并未執(zhí)行命令而減速．減速器出現(xiàn)故障．
（2）應啟用另一個備用減速器．再經(jīng)過3s分析數(shù)據(jù)和1s接收時間，探測器在9：10₄₄執(zhí)行命令，此時距前方障礙物距離s=2m
設(shè)定減速器加速度為a，則有s=$\frac{{v}^{2}}{2a}=\frac{{2}^{2}}{2a}≤2m$
可得a≥1m/s²；
即只要設(shè)定加速度a≥1m/s²，便可使探測器不與障礙物相撞．          
答：（1）未執(zhí)行命令而減速．減速器出現(xiàn)故障
（2）應啟用另一個備用減速器，只要設(shè)定加速度a≥1m/s²，便可使探測器不與障礙物相撞

點評 本題考查了勻變速直線運動公式的直接應用，要求同學們能根據(jù)表格讀出有用信息，難度適中．