题目内容

2007年北京时间11月7日早上8时34分,总重量达2300kg的探月卫星“嫦娥一号”成功实施第三次近月制动,进入周期为127分钟圆形越极轨道.经过调整后的127分钟圆形越极轨道将是嫦娥一号的最终工作轨道,这条轨道距离月面200公里高度,经过月球的南北极上空.由于月球的自转作用,处于越极轨道的嫦娥一号可以完成包括月球南北极、月球背面的全月探测工作.已知月球半径为1738km,万有引力恒量G=6.67×10-11N?m2/kg2.由上述资料我们根据所学的物理知识不能估算出(  )
分析:由题,已知月球的半径,“嫦娥一号”的高度和运行周期,根据万有引力和向心力知识分析能估算出哪些量,再选择不能估算哪些量.
解答:解:设月球的质量为M,半径为R,“嫦娥一号”的质量为m、轨道为r,周期为T,则有
由万有引力提供向心力得,G
Mm
r2
=m
4π2r
T2

则得到月球的质量M=
4π2r3
GT2
,月球的密度为ρ=
M
V
=
4π2r3
GT2
4
3
πR3
=
r3
GT2R3

月球表面的物体重力近似等于月球对它的万有引力,则有
   mg=
GmM
R2

则得,g=
GM
R2
=
4π2r3
T2R2

由题分析嫦娥一号”的轨道半径r、周期T,月球的半径都已知,则可估算出月球的密度为ρ、月球的质量M和月球表面的重力加速度.
故选A
点评:知道旋转天体的轨道半径和周期,可以求出中心天体的质量.若再知道旋转天体的半径,可估算出旋转天体的密度.
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