题目内容
(2008?黄冈一模)2007年10月24日18时05分,我国成功发射了“嫦娥一号”探月卫星.某同学查阅了一些与地球、月球由关的数据资料并设计了一下两个问题,请你解答:
(1)已知地球半径R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动可以近似看做时匀速圆周运动.试求月球绕地球运动的轨道半径r.
(2)假设某宇航员乘登月飞船登陆月球后,在月球某水平表面上方h高出以水平速度v0抛出一个小球,小球落回月球表面处到抛出点的水平距离为s.已知月球半径为R月,万有引力常量G.试求月球的质量M月.
(1)已知地球半径R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动可以近似看做时匀速圆周运动.试求月球绕地球运动的轨道半径r.
(2)假设某宇航员乘登月飞船登陆月球后,在月球某水平表面上方h高出以水平速度v0抛出一个小球,小球落回月球表面处到抛出点的水平距离为s.已知月球半径为R月,万有引力常量G.试求月球的质量M月.
分析:(1)月球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由万有引力公式和牛顿第二定律,列式求出月球绕地球运动的轨道半径;
(2)小球在月球表面做平抛运动,根据平抛运动规律求出月球上的重力加速度,代入万有引力公式可以求出月球的质量.
(2)小球在月球表面做平抛运动,根据平抛运动规律求出月球上的重力加速度,代入万有引力公式可以求出月球的质量.
解答:解:(1)月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供,根据万有引力定律和牛顿第二定律,有G
=mr
对地球表面上质量为m'的物体,有G
=m′g
联立解得r= 3
.
(2)设月球表面重力加速度为g月,小球做平抛运动.飞行时间为t,则h=
g月t2,s=v0t
解得g月=
对月球表面上质量为m的物体,有G
=mg月
故:M月=
=
答:(1)月球绕地球运动的轨道半径为
;
(2)月球的质量为
.
Mm |
r2 |
4π2 |
T2 |
对地球表面上质量为m'的物体,有G
Mm′ |
R2 |
联立解得r= 3
|
(2)设月球表面重力加速度为g月,小球做平抛运动.飞行时间为t,则h=
1 |
2 |
解得g月=
2h
| ||
s2 |
对月球表面上质量为m的物体,有G
M月m | ||
|
故:M月=
| ||
G |
2h
| ||||
Gs2 |
答:(1)月球绕地球运动的轨道半径为
3 |
| ||
(2)月球的质量为
2h
| ||||
Gs2 |
点评:本题关键是根据万有引力提供向心力,由向心力公式和万有引力公式列式求解.
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