Question

【題目】我國計劃2017年11月在海南文昌發(fā)射場將“嫦娥五號”送上38萬公里外的月球，采回月壤，實現(xiàn)航天工程繞、落、回的收關(guān)階段。到時著陸器將自動從月面取樣后從月表起飛，并在近月軌道實現(xiàn)自動交會對接后和返回艙一起返回地面，供科學(xué)家分析。了解這則新聞后物理興趣小組進(jìn)行了熱烈討論，繪制出了“嫦娥五號”奔向月球和返回地球的示意圖，圖中對接為取樣后的對接點，實線圓為繞行器在半徑為r的圓軌道繞月等待著陸器返回的軌道，設(shè)著陸器取樣并返回到繞行器的時間t內(nèi)繞行器飛行N圈，全過程不考慮空氣阻力的影響。已知引力常量為G，月球的半徑為R，則興趣小組提出了下列有關(guān)結(jié)論，其中表示正確的是

A. 從地表發(fā)射后的“嫦娥五號”需要進(jìn)行多次變軌，當(dāng)其速度達(dá)到第二宇宙速度時才能飛抵月球

B. “嫦娥五號”沿橢圓軌道向38萬公里外的月球飛行時，只有月球也運動到橢圓軌道的遠(yuǎn)地點附近時才能將“嫦娥五號”捕獲，否則還要沿橢圓軌道返回

C. 結(jié)合題中信息可知月球的質(zhì)量為，二者在對接過程中有一定的機(jī)械能損失

D. 繞行器攜帶樣品沿橢圓軌道返回地球時，雖然引力做功，動能增大，但系統(tǒng)的機(jī)械能不變

Answer 1

【答案】BC

【解析】從地表發(fā)射后的“嫦娥五號”需要進(jìn)行多次變軌，以提高其繞行速度，但由于月球在地月系內(nèi)，因此“嫦娥五號”不需要達(dá)到逃離地球的第二宇宙速度，A項錯誤；由于月球也在繞地運行，只有當(dāng)“嫦娥五號”沿橢圓軌道運動到遠(yuǎn)地點時，剛好月球也運動到這一位置，才能減速被月球捕獲，若月球尚未到達(dá)目的地，地球的引力還會使“嫦娥五號”沿橢圓軌道返回，等待月球的下次到來，因此發(fā)射時還要通過計算選擇窗口時間，以便“嫦娥五號”一去就被月球捕獲，B項正確；著陸器取樣返回后與繞行器對接過程是合二為一的過程，一定有機(jī)械能損失，繞行器由引力提供向心力知，又，故，C項正確；繞行器攜帶樣品沿橢圓軌道返回近地軌道時，先經(jīng)歷了一個加速離心上高軌的過程，再沿橢圓軌道繞地球運動，接近地球時又要減速才能下低軌，進(jìn)入近地軌道，這一返回過程有兩個時段內(nèi)有外力做功，只有橢圓一段外力不做功，由于題中指代不清，故D項錯誤。