题目内容
(14分) 为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年,2009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年.我国发射的“嫦娥1号”卫星绕月球经过一年多的运行,完成了既定任务,于2009年3月1日16时13分成功撞月.“嫦娥1号”卫星正常运行时可当作匀速圆周运动处理.设月球半径为R,“嫦娥1号”在运行时距月球表面的高度为h,运行周期为T,引力常量为G.
(1)求月球质量M.
(2)天文学上往往以距中心天体无穷远处为零势能点,绕中心天体运行的天体的引力势能可表示为EP=
,其中m1和m2分别表示中心天体和绕行天体的质量,r表示绕行天体的轨道半径.若已知“嫦娥1号”卫星的质量为m,求其正常运行时的机械能.(不计其它天体的引力作用).
解析:
(1)设月球的质量为M,“嫦娥1号”卫星的质量为m,则有:
(2分)
r=R+h(1分)
(1分)
解得:
(2分)
(2)“嫦娥1号”卫星在圆轨道上运行时的引力势能为
(2分)
由
可得动能
(2分)
“嫦娥1号”卫星的机械能为为
(2分)
由以上各式得:
(2分)
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