小玉所在的学习小组在研究了“嫦娥一号”相关报道后得知,绕月卫星在完成其绕月的伟大历史使命后,最终将通过撞击月球表面完成最后的多项科学使命,对此同学们做了相关的研究并

◎ 题目

小玉所在的学习小组在研究了“嫦娥一号”相关报道后得知,绕月卫星在完成其绕月的伟大历史使命后,最终将通过撞击月球表面完成最后的多项科学使命,对此同学们做了相关的研究并提出了相应的问题.
(1)“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦-3的分布和储量.两个氘核聚变生成一个氦-3的核反应方程是:2
 21
H→
 32
He+______+3.26MeV,请在横线上写出相应粒子的符号.
(2)同学们提出若“嫦娥一号”以速率v竖直撞击月球后,可弹回到距月球表面大约为h的高度,设此过程动能损失了50%,则由此可推算出月球表面的重力加速度g′多大?
(3)设月球半径约为地球半径的1/4,月球的质量约为地球质量的1/81,不考虑月球自转的影响,在月球上要发射一颗环月卫星,则最小发射速度多大?(地表处的重力加速度g取10m/s2,地球半径R=6400km,计算结果保留两位有效数字)

◎ 答案

(1)核反应方程是2
 21
H→
 32
He+
 10
n
+3.26MeV,
(2)设竖直弹回的速度大小为v2,则:
1
2
m
v22
=
1
2
mv2×50%

由机械能守恒定律可得:
1
2
m
v22
=mg′h

两式联立解得:g′=
v2
4h

(3)设地球、月球质量分别为M1、M2,地球、月球半径分别为R1、R2,卫星质量为m,在地球、月球上发射卫星的最小速度分别为v1、v2
在地球表面附近,mg=m
v21
R1

最小发射速度v1=

gR1
=

10×6400×103
m/s=8km/s

对地球近地卫星,根据万有引力定律有G
M1m
R21
=m
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