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(12分)2013年12月14日中国造的“玉兔号”月球车成功降落于月球上月球车质量140千克,以太阳能为能源,能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极

时间:2018-07-10
(12分)2013年12月14日中国造的“玉兔号”月球车成功降落于月球上。月球车质量140千克,以太阳能为能源,能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力,并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。月球的吸引力是地球的六分之一,每个车轮与月球表面接触面积为50cm2,表面土壤非常松软,凹凸不平,有石块、有陨石坑,还有陡峭的高坡。在这种环境中,月球车既不能打滑,更不能翻车。
目前已在月球上度过了3个月,超出了设计寿命。它现在处于月夜休眠期,人们期待其接下来继续优秀的月面探险表现,同时也牵挂着它的安危。(g=10N/kg)

(1)假设你是一名航天员,驾驶飞船登上月球.如果你手边有一只灵敏电流表、一根直导体和导线若干,想探测月球表面附近是否有磁场,下列方案中合理的是()
A.直接将电流表置于月球表面附近,若电流表的示数为零,可判断月球表面无磁场
B.用导线将电流表、直导体连接起来,使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时,若电流表的示数为零,则可判断月球表面附近无磁场
C.用导线将电流表、直导体连成闭合回路,使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时,若电流表的示数为零,则可判断月球表面无磁场
D.用导线将电流表、直导体连成闭合回路,使直导体在月球表面附近沿各个方向运动时,若发现电流表的示数有时不为零,则可判断月球表面附近有磁场
(2)月球车的动力装置一般选用电动机而不是内燃机,请你说说为什么?
(3)某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型,其中电路部分选用12 V的蓄电池作电源,额定电压均为6 V的电动机和灯泡分别用作动力装置和照明光源.设计的电路如图所示,请你说出其电路设计中不科学的地方.(要求说出两点)
(4)如图所示,当月球平稳地行走在月球上时,求月球车对月球表面的压强。
(5)报道,我国某科研单位研究制的太阳能月球车(研制过程的样品),它上面的太阳能接收板的有效面积为S=4m2,太阳晴朗且接收板对着太阳时,每平方米面积上能接收到太阳的功率为P0=1kW,太阳能电池产生的电压为U=120V,可供电动机正常工作的电流为I=8A.那在电动机正常工作时,太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大?
(6)如果上述月球车中的电动机正常工作时,将电能转化为机械能的效率是75%,且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N,则该车匀速行驶时的速度是多大?
正确答案:
(1)D;(2)月球上没有内燃机工作所必须的空气;(3)电动机和灯泡中只要一个损坏了,另一个将不能工作了;灯泡无论白天还是黑夜都处于工作状态,既浪费了能源又缩短了灯泡的寿命;(4)7777.8Pa;
(5)24%;(6)4m/s.
试题分析:(1)本题判断月球周围是否有磁场的实验方案利用了电磁感应的原理,让闭合电路中的一部分导体在月球表面做切割磁感线运动,若灵敏电流计发生偏转,说明闭合电路中有电流产生,从而说明月球周围存在磁场,若灵敏电流计不偏转,说明月球周周不存在磁场.因此为了验证月球表面是否存在磁场,应采用D选项的做法;本题
正确答案:
选D;
(2)内燃机要求燃料在汽缸内燃烧,将化学能转化为内能,而月球上没有空气,因此内燃机无法工作;
(3)观察电路图可知,电动机和灯泡串联在电路中,这样的连接缺点有:电动机和灯泡中只要一个损坏了,另一个将不能工作了;灯泡无论白天还是黑夜都处于工作状态,既浪费了能源又缩短了灯泡的寿命;
(4)月球车对地面的压力为:,因此,
月球车对月面的压强为:;
(5)太阳能电池板的效率为:;
(6)由题意可知,,
月球车运行的速度为:
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