Question

2018年12月12日16时45分，我国嫦娥四号探测器经过约110小时奔月飞行，到达月球附近，成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约100公里的环月轨道。2019年1月3日上午10点26分，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆，首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章。请完成下面有关嫦娥四号探测器探月的知识问答：

(1)发射“嫦娥四号”的长征三号乙运载火箭三级发动机采用液氢为燃料，是利用液氢的________大的优点；探测器穿过大气层时，包裹探测器的整流罩与大气层发生剧烈摩擦，整流罩迅速升高，在这个过程通过________（选填“做功”或“热传递”）增大了它的内能。由于整流罩不善于导热、并且熔点______（选填“高”或“低），因此能对探测器起到保护装置。“利用“鹊桥”中继星传回人类史第一张月球背面照片（如图所示）的载体是________；

(2)如图甲所示，是我国玉兔二号月球车。它有六个宽大的车轮，是为了_________；假定在月球车前面有一起石头，当车轮通过石块时，可将石块与车轮的接触点O看作是支点，F₁为车轮受的的推力，F₂为阻力，如图乙所示。请在图乙中分别画出F₁与F₂的力臂；

（________）

据此分析可知，石块高度越高（不高于车轮半径），推力______（选填“越大”或“越小”）；

(3)计算：①月球车质量约135千克，每个轮子的着地面积是10平方厘米，不管是遇到什么样的障碍物六个车轮都是着地的，月球引力约是地球引力的六分之一，则当月球车在水平月面上行驶的时候对月面的压强是多少______？（地球上的g=10N/kg）

②月球车在月面上行驶时，受到的阻力是月球车在月球所受“重力”的0.2倍，则月球车在月面上行驶20米克服阻力做的功为多少______？（地球上的g=10N/kg）

Answer

热值 做功 高 电磁波 减小压强 越大 37500Pa 900J

【解析】

(1)[1]火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。

[2]当探测器在大气层中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，克服摩擦做功，内能增加，这是通过做功的方式改变物体的内能。

[3] 探测器与大气层发生剧烈摩擦，克服摩擦做功，内能增加，温度升高，因此整流罩应选择不善于导热、并且熔点高的材料，才能对探测器起到保护作用。

[4]电磁波的传播不需要介质，能在月球上传播，所以人类史第一张月球背面照片就是通过电磁波传回地球的。

(2)[5]玉兔二号月球车有六个宽大的车轮，是通过增大受力面积的方法来减小压强的。

[6]车轮通过石块时，支点为车轮与石块的接触处(下图中的O点)，从支点O向阻力F2、动力F1的作用线作垂线，支点O到垂足的距离为相应的力臂l2、l1，如图所示：

[7]由图可知，石块高度越高(不高于车轮半径)，动力臂l1越小、阻力臂l2越大，阻力F2 (即车轮的重力)不变，由杠杆平衡条件F1 l1=F2 l2可得F1=，则F1越大，即所需推力越大。

(3)①[8]月球车在地球上的重力

G=mg=135kg×10N/kg=1350N

由题意可得，月球车对月面的压力

F=G月=G=×1350N=225N

它对月面的压强

p===37500Pa

月球车对月面的压强是37500Pa。

②[9]月球车在月面上行驶时，受到的阻力

f=0.2G月=0.2×225N=45N

在月面上行驶20米克服阻力做的功：

W=fs=45N×20m=900J

月球车克服阻力做的功为900J。