题目内容

已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27天,利用上述数据以及日常的天文知识,可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为(  )
分析:由万有引力等于向心力,分别列出太阳与地球的引力的表达式,地球与月球的引力的表达式;两式相比求得表示引力之比的表达式,再由圆周运动的心力由万有引力来提供分别列出地球公转,月球公转的表达式.进而分析求得比值.
解答:解:太阳对月球的万有引力:F1=
Gmm
r2
-------①(r指太阳到月球的距离)
     地球对月球的万有引力:F2=
Gmm
r
2
2
------②(r2指地球到月球的距离)
  r1表示太阳到地球的距离,因r1=390r2,因此在估算时可以认为 r=r1(即近似认为太阳到月球的距离等于太阳到地球的距离),
则由
得:
F1
F2
=
m
r
2
2
m
2
r
2
1
-----③
由圆周运动求中心天体的质量,由地球绕太阳公转:
Gmm
r
2
1
=m
4π2
T
2
1
r1
----④(T1指地球绕太阳的公转周期T1=365天),由月球绕地球公转:
Gmm
r
2
2
=m
4π2
T
2
2
r2---------⑤(T2指月球周期,T2=27天)
可得:
m
m
=
r
3
1
T
2
2
r
3
2
T
2
1
----------------⑥
把⑥式代入③式
F1
F2
=
m
r
2
2
m
r
2
1
  可得
F1
F2
=
r1
T
2
2
r2
T
2
1
=390(
27
365
)
2
≈2

 所以ACD错误,B正确,
故选:B
点评:本题考查万有引力定律.首先要根据万有引力定律表达出太阳的地球的质量,然后再列出太阳和地球分别对月球的万有引力定律方程.
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