
2024年6月25日,嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样返回任务。嫦娥六号从38万公里外的月球背面起飞,返回器以31马赫的惊人速度演绎了一场令人窒息的科技盛宴。如此高速下、返回器与大气层的剧烈摩擦会产生极高的温度,并减速。面对如此极端条件,中国航天人巧妙上演了一出令世界瞩目的“太空打水漂”绝技。这项技术的精髓在于探测器与大气层多次以极微小倾角切入大气层,摩擦反弹后,最后达到安全进入大气层的降落速度(小于第一宇宙速度)。假设每次与大气摩擦后会损失4%左右的速度,1马赫速度等于
。(已知
,
)
(1)嫦娥六号探测器至少经过几次与大气摩擦可以安全进入大气层?
(2)安全进入大气层后的探测器将做何运动?请列式说明。
【答案】(1)8
(2)见解析
【知识点】匀变速直线运动速度与位移的关系、卫星发射及变轨问题中各物理量的变化
【详解】(1)设返回器的速度为
第1次与大气摩擦后速度为
第2次与大气摩擦后速度为
第3次与大气摩擦后速度为
第n次与大气摩擦后速度为
根据题意
解得
(2)安全进入大气层后的探测器受到重力,阻力的作用,如图所示
水平方向的加速度为
水平方向速度减小,则水平方向阻力减小,水平方向做加速度减小的减速运动;
竖直方向的加速度为
竖直方向增大,竖直方向阻力增大,则竖直加速度减小,则竖直方向做加速度减小的加速直线运动。
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