(15 分)题 7 图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后…——2014 高考物理第 7 题答案解析

2014_省自主命题(重庆)

2014 重庆 第 7 题 解答题 区分题
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7.(15 分)题 7 图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图.首先在发动机作用下,探测器受到推力在距月球高度为 $h _ { 1 }$ 处悬停(速度为0, $h _ { 1 }$ 远小于月球半径);接着推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高度为 $h _ { 2 }$ 处的速度为,此后发动机关闭,探测器仅受重力下落至月面.已知探测器总质量为v $m$ (不包括燃料),地球和月球的半径比为 $k _ { 1 }$,质量比为 $k _ { 2 }$,地球表面附近的重力加速度为 $g$,<sub> ]</sub>求:


颗图

(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小;

(2)从开始竖直下降到刚接触月面时,探测器机械能的变化。

参考答案

(1) $\frac { k _ { 1 } ^ { 2 } } { k _ { 2 } } g , \sqrt { \nu ^ { 2 } + \frac { 2 k _ { 1 } ^ { 2 } g h _ { 2 } } { k _ { 2 } } }$; (2) $\Delta E = { \frac { k _ { 1 } ^ { 2 } } { k _ { 2 } } } m g ( h _ { 1 } - h _ { 2 } ) - { \frac { 1 } { 2 } } m \nu ^ { 2 }$

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【答案】(1) $\frac { k _ { 1 } ^ { 2 } } { k _ { 2 } } g , \sqrt { \nu ^ { 2 } + \frac { 2 k _ { 1 } ^ { 2 } g h _ { 2 } } { k _ { 2 } } }$;(2) $\Delta E = { \frac { k _ { 1 } ^ { 2 } } { k _ { 2 } } } m g ( h _ { 1 } - h _ { 2 } ) - { \frac { 1 } { 2 } } m \nu ^ { 2 }$

【解析】

试题分析:(1)设地球质量和半径分别为M和R,月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为 $M ^ { t }$ ${ { \bar { R } } ^ { t } }$、和 $\boldsymbol { g } ^ { \prime }$,探测器刚接触月面时的速度大小为 $\nu _ { 1 }$

在星球表面根据万有引力近似等于重力,即: $m g ^ { \prime } = G \frac { M ^ { \prime } m } { { R ^ { \prime } } ^ { 2 } }$
$m g = G \frac { M m } { { \bar { R } } ^ { 2 } }$
解得: $\boldsymbol { \ g } ^ { \prime } = \frac { \boldsymbol { \ k } _ { 1 } ^ { 2 } } { \boldsymbol { \ k } _ { 2 } } \boldsymbol { \ g }$
由根据速度位移公式: $\nu _ { 1 } ^ { 2 } - \nu ^ { 2 } = 2 \boldsymbol { \mathrm { g } } ^ { \prime } \boldsymbol { \mathcal { h } } _ { 2 }$
解得: $v _ { 1 } = \sqrt { \nu ^ { 2 } + \frac { 2 k _ { 1 } ^ { 2 } g h _ { 2 } } { k _ { 2 } } }$

> ② 设机械能变化量为 $\Delta E$,动能变化量为 $\Delta E _ { k }$,重力势能变化量为 $\dot { \Delta E _ { g } }$

由能量守恒定律: $\Delta \bar { \mathcal { E } } = \dot { \Delta } \bar { \mathcal { E } } _ { \bar { k } } + \dot { \Delta } \bar { \mathcal { E } } _ { \bar { p } }$

$$ \Delta \bar { \mathcal { E } } = \frac { 1 } { 2 } \varkappa ( \nu ^ { 2 } + \frac { 2 \dot { \chi } _ { 1 } ^ { 2 } g \dot { \nu } _ { 2 } } { \dot { \kappa } _ { 2 } } ) - \varkappa \frac { \dot { k } _ { 1 } ^ { 2 } } { \dot { \kappa } _ { 2 } } g \dot { \varkappa } _ { 1 } $$

解得: $\Delta E = { \frac { k _ { 1 } ^ { 2 } } { k _ { , } } } m g ( h _ { 1 } - h _ { _ { 2 } } ) - { \frac { 1 } { 2 } } m \nu ^ { 2 }$

【考点定位】本题考查了万用引力定律及其应用、自由落体运动、能量守恒定律。

【方法技巧】要求对每个知识点都非常清晰。

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