中国火星探测
火星是太阳系中与地球最相似的行星,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的 $\frac{2}{5}$。人类对火星的探测具有重大的科学意义,我国首个火星探测器天问一号已一次性完成“绕、落、巡”三大任务。“绕”,火星探测器进入火星大气层后,沿椭圆轨道绕火星运动,实现火星的远、近火点环绕探测(如图甲所示)。“落”,降落过程约 9 min,使探测器的速度由每秒 4~5 千米降至 0,实现探测器在合适的位置稳稳地着陆于火星表面。“巡”,当探测器到达火星后,放出祝融号火星巡视车(如图乙所示),完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作。
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,由远火点向近火点运动时,探测器的动能____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)巡视车降落到火星表面后,巡视车对火星表面的压力和火星对巡视车的支持力____(选填“是”或“不是”)一对平衡力。
(3)在地球上,重力与质量的比值为 g,探测器在火星表面上方悬停时其质量为 m,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小约为____。
(4)火星表面大气压强约为 680 Pa,若在火星表面做托里拆利实验,如图丙所示,则测得水银柱高度 h 约为____mm。(水银密度为 13.6×10³ kg/m³,地球地表上的 g 取 10 N/kg)

火星是太阳系中与地球最相似的行星,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的 $\frac{2}{5}$。人类对火星的探测具有重大的科学意义,我国首个火星探测器天问一号已一次性完成“绕、落、巡”三大任务。“绕”,火星探测器进入火星大气层后,沿椭圆轨道绕火星运动,实现火星的远、近火点环绕探测(如图甲所示)。“落”,降落过程约 9 min,使探测器的速度由每秒 4~5 千米降至 0,实现探测器在合适的位置稳稳地着陆于火星表面。“巡”,当探测器到达火星后,放出祝融号火星巡视车(如图乙所示),完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作。
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,由远火点向近火点运动时,探测器的动能____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)巡视车降落到火星表面后,巡视车对火星表面的压力和火星对巡视车的支持力____(选填“是”或“不是”)一对平衡力。
(3)在地球上,重力与质量的比值为 g,探测器在火星表面上方悬停时其质量为 m,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小约为____。
(4)火星表面大气压强约为 680 Pa,若在火星表面做托里拆利实验,如图丙所示,则测得水银柱高度 h 约为____mm。(水银密度为 13.6×10³ kg/m³,地球地表上的 g 取 10 N/kg)
答案
【解析】:
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,由远火点向近火点运动时,探测器的高度降低,重力势能转化为动能,所以动能变大。
(2)巡视车降落到火星表面后,巡视车对火星表面的压力和火星对巡视车的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,但作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力。
(3)在地球上,重力与质量的比值为$g$,探测器在火星表面上方悬停时其质量为$m$,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的$\frac{2}{5}$,则探测器在火星上受到的重力$G_{火}=\frac{2}{5}mg$,探测器悬停时,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力与探测器受到的重力是一对平衡力,大小相等,所以作用力大小约为$\frac{2}{5}mg$。
(4)根据$p = \rho gh$,可得$h=\frac{p}{\rho g}=\frac{680Pa}{13.6\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=0.005m = 5mm$。
【答案】:
(1)变大
(2)不是
(3)$\boldsymbol{\frac{2}{5}mg}$
(4)$\boldsymbol{5}$
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,由远火点向近火点运动时,探测器的高度降低,重力势能转化为动能,所以动能变大。
(2)巡视车降落到火星表面后,巡视车对火星表面的压力和火星对巡视车的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,但作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力。
(3)在地球上,重力与质量的比值为$g$,探测器在火星表面上方悬停时其质量为$m$,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的$\frac{2}{5}$,则探测器在火星上受到的重力$G_{火}=\frac{2}{5}mg$,探测器悬停时,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力与探测器受到的重力是一对平衡力,大小相等,所以作用力大小约为$\frac{2}{5}mg$。
(4)根据$p = \rho gh$,可得$h=\frac{p}{\rho g}=\frac{680Pa}{13.6\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=0.005m = 5mm$。
【答案】:
(1)变大
(2)不是
(3)$\boldsymbol{\frac{2}{5}mg}$
(4)$\boldsymbol{5}$
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