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2020年12月1日23时11分,嫦娥五号的着上组合体成功着陆在月球的预定区域。由于其着陆腿具有缓冲、吸能、防振防倾斜等功能,确保了着上组合体稳定可靠地完成与月球的“亲密拥抱”。
(1)着陆腿的工作原理可简化为:如图甲所示,附着轻弹簧的物块由静止释放,当物块在着地过程中速度减为零时,缓冲弹簧不再发生形变,物块即刻平稳地静止在地面上。设物块的质量为m,下落高度为H。
①此过程中弹簧“吸收”物块的能量E是多少?
②简要说明减小物块对地面冲击力的原理。
(2)着上组合体在月表上方约30m时自主确定着陆点并开始垂直降落。关闭发动机时,它对月面高h=2m,速度v=2m/s。具有“吸能”功能的四个着陆腿是用特制的铝蜂窝材料做成的,图乙是在地面做模拟试验时得到的着陆腿所受冲击力随位移变化的F-x曲线。假设着上组合体在月球着陆时,着陆腿所受的冲击力随位移变化的F-x曲线与图乙相同。请你估算着上组合体的质量M(计算时,取地球和月球的半径之比k4≈4,质量之比k2≈80,地球表面附近的重力加速度g=10m/s2)。

【答案】(1)①此过程中弹簧“吸收”物块的能量E为mgH。
②简要说明减小物块对地面冲击力的原理:见上解析。
(2)组合体的质量M约为816kg
【解答】
【点评】
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