Question

14．2013年12月5日，我國成功發(fā)射攜帶有“玉兔號(hào)月球車”的“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星．玉兔號(hào)月球車如圖甲所示，該車總質(zhì)量為120千克，每個(gè)輪子與地面的接觸面積為0.01m²預(yù)計(jì)玉兔號(hào)月球車在月球表面巡游約100天，得到的數(shù)據(jù)將直接傳回地球．該車使用的是電壓為100伏的原子能電池．工作電路如圖乙所示，測得電動(dòng)機(jī)的兩端的電壓為80伏，電流表讀數(shù)為2安．（已知同一物體在月球上的重力只有地球上的六分之一）
（1）月球車的車輪上刻有螺旋形花紋是為了增大摩擦．
（2）圖乙中滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多少？電動(dòng)機(jī)工作100天消耗的電能是多少焦？
（3）月球車在月球上行走時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？

Answer 1

分析 （1）增大摩擦的方法：增大壓力，增大接觸面的粗糙程度．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻；根據(jù)W=UIt求出電動(dòng)機(jī)消耗的電能；
（3）知道月球車的質(zhì)量可以求出其重力，可知其對(duì)地面的壓力，再根據(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$可計(jì)算它對(duì)地面的壓強(qiáng)；

解答 解：（1）月球車裝有六個(gè)車輪，車輪上刻有螺旋形花紋是為了增大接觸面的粗糙程度增大摩擦力；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_M=100V-80V=20V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{20V}{2A}$=10Ω；
電動(dòng)機(jī)工作100天消耗的電能：
W=UIt=80V×2A×100×24h=384kW•h=384×3.6×10⁶J=1.3824×10⁹J；
（3）因同一物體在月球上的重力是地球上的$\frac{1}{6}$，
所以，月球車在月球上受到重力：
G_月=$\frac{1}{6}$G_地=$\frac{1}{6}$×1200N=200N；
該月球車在月球表面靜止時(shí)對(duì)地面的壓力：
F=G_月=200N，
該月球車與月球表面的接觸面積：
S=0.01m²×6=0.06m²，
該月球車在月球表面靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{0.06{m}^{2}}$=≈3333.3Pa；
答：（1）增大摩擦；
（2）圖乙中滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10Ω，電動(dòng)機(jī)工作100天消耗的電能是1.3824×10⁹J；
（3）月球車在月球上行走時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是3333.3Pa．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了摩擦力大小的影響因素、壓強(qiáng)的計(jì)算和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．