题目内容

1.我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星-500”的模拟实验活动.假设王跃登陆火星后,测得火星的半径是地球半径的$\frac{1}{2}$,质量是地球质量的$\frac{1}{9}$.已知地球表面的重力加速度是g,地球的半径为R,王跃在地球表面能竖直向上跳起的最大高度为h,忽略自转的影响.下列说法正确的是(  )
A.火星的密度为$\frac{2g}{3πGR}$
B.火星表面的重力加速度为$\frac{4g}{9}$
C.火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度相等
D.王跃在火星表面能竖直向上跳起的最大高度为$\frac{9h}{4}$

分析 求一个物理量之比,我们应该把这个物理量先表示出来,在进行之比,根据万有引力等于重力,得出重力加速度的关系,根据万有引力等于重力求出质量表达式,在由密度定义可得火星密度;由重力加速度可得出上升高度的关系,根据万有引力提供向心力求出第一宇宙速度的关系.

解答 解:A、由$G\frac{mM}{{R}^{2}}=mg$,得到:g=$\frac{GM}{{R}^{2}}$,已知火星半径是地球半径的$\frac{1}{2}$,质量是地球质量的$\frac{1}{9}$,
则火星表面的重力加速度是地球表重力加速度的$\frac{4}{9}$,即为g′=$\frac{4}{9}g$
设火星质量为M′,由万有引力等于中可得:G$\frac{M′m}{R{′}^{2}}=mg′$,
解得:M′=$\frac{g{R}^{2}}{9G}$,
密度为:ρ=$\frac{M}{V}$=$\frac{2g}{3πGR}$.故A正确;
B、由A分析知,火星表面的重力加速度g′=$\frac{4}{9}g$,故B确;
C、由G$\frac{mM}{{R}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{R}$,得到v=$\sqrt{\frac{GM}{R}}$,火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的$\frac{\sqrt{2}}{3}$倍.故C错误;
D、王跃以v0在地球起跳时,根据竖直上抛的运动规律得出可跳的最大高度是:h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$,
由于火星表面的重力加速度是$\frac{4}{9}g$,王跃以相同的初速度在火星上起跳时,可跳的最大高度h′=$\frac{9}{4}h$,D正确.
故选:ABD

点评 通过物理规律把进行比较的物理量表示出来,再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法.把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题.

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