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我国的“嫦娥三号”探月卫星将实现“月面软着陆”,该过程的最后阶段是:着陆器离月面h高时速度减小为零,为防止发动机将月面上的尘埃吹起,此时要关掉所有的发动机,让着陆器自由下落着陆。己知地球质量是月球质量的81倍,地球半径是月球半径的4倍,地球半径,地球表面的重力加速度,不计月球自转的影响(结果保留两位有效数字).(1)若题中h=3.2m,求着陆器落到月面时的速度大小;
(2)由于引力的作用,月球引力范围内的物体具有引力势能。理论证明,若取离月心无穷远处为引力势能的零势点,距离月心为r的物体的引力势能,式中G为万有引力常数,M为月球的质量,m为物体的质景。求着陆器仅依靠惯性从月球表面脱离月球引力范围所需的最小速度。
解析:(1)设月球质量为M、半径为R,月面附近重力加速为g,着陆器落到月面时的速度为v
忽略月球自转,在月球表面附近质量为m的物理满足:
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