Question

(13分)2013年12月2日1时30分我国发射的“嫦娥三号”探月卫星于12月14日晚9时11分顺利实现了“月面软着陆”，该过程的最后阶段是:着陆器离月面h高时速度减小为零,为防止发动机将月面上的尘埃吹起,此时要关掉所有的发动机，让着陆器自由下落着陆．己知地球质量是月球质量的81倍,地球半径是月球半径的4倍，地球半径R0=6.4X106m，地球表面的重力加速度g0=10m/s2，不计月球自转的影响(结果保留两位有效数字).

(1)若题中h=3.2m，求着陆器落到月面时的速度大小；

(2)由于引力的作用，月球引力范围内的物体具有引力势能．理论证明，若取离月心无穷远处为引力势能的零势点，距离月心为r的物体的引力势能，式中G为万有引力常数，M为月球的质量，m为物体的质量．求着陆器仅依靠惯性从月球表面脱离月球引力范围所需的最小速度．

 

Answer 1

【答案】

（1）υ=3.6m/s（2）υ0=2.5×103m/s

【解析】

试题分析：(1)设月球质量为M、半径为R，月面附近重力加速为g，着陆器落到月面时的速度为υ

忽略月球自转，在月球表面附近质量为m的物体满足： ①?? （2分）

设地球的质量为M0，同理有： ?????? ②?? （2分）

着陆器自由下落过程中有：υ2=2gh??? ③ （2分）

由①②③式并带入数据可得：υ=3.6m/s??????? （3分）

(2)设着陆器以速度υ0从月面离开月球，要能离开月球引力范围，则至少要运动到月球的零引力处，即离月球无穷远处。在着陆器从月面到无穷远处过程中，由能量关系得：?? ④? （2分）

由①②④式并带入数据可得：υ0=2.5×103m/s???????? （2分）

考点：考查了万有引力定律的综合应用