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(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,万有引力常量G.试求月球的质量M
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.
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
Mm
r2
=mr
4π2
T2

对地球表面上质量为m'的物体,有G
Mm′
R2
=m′g

联立解得r= 3
R2T2g
4π2

(2)设月球表面重力加速度为g,小球做平抛运动.飞行时间为t,则h=
1
2
gt2,s=v0t

解得g=
2h
v
2
0
s2

对月球表面上质量为m的物体,有G
Mm
R
2
=mg

故:M=
R
2
g
G
=
2h
R
2
v
2
0
Gs2

答:(1)月球绕地球运动的轨道半径为
3
R2T2g
4π2

(2)月球的质量为
2h
R
2
v
2
0
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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