题目内容
土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA=8.0×104 km和r B=1.2×105 km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。(结果可用根式表示),求:
(1)岩石颗粒A和B的线速度之比(2)岩石颗粒A和B的周期之比
(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10 N,推算出他在距土星中心3.2×105 km处受到土星的引力为0.38 N。已知地球半径为6.4×103 km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?
(1)(2)(3)
解析:
(1)设土星质量为M0,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律: 解得: (3分)
对于A、B两颗粒分别有: 和,得: (2分)
(2)设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T,则: (3分)
对于A、B两颗粒分别有: 和 得: (2分)
(3)设地球质量为M,地球半径为r0,地球上物体的重力可视为万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,距土星中心km处的引力为G0’,根据万有引力定律:
(3分)
得: (倍) (2分)
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