Question

15．若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v₀水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L．已知月球半径为R，万有引力常量为G．则下列说法正确的是（　　）

• A． 月球表面的重力加速度g_月=$\frac{h{v}_{0}^{2}}{{L}^{2}}$
• B． 月球的平均密度ρ=$\frac{3h{v}_{0}^{2}}{2πG{L}^{2}R}$
• C． 月球的第一宇宙速度v=$\frac{{v}_{0}}{L}$$\sqrt{2h}$
• D． 月球的质量m_月=$\frac{h{R}^{2}{v}_{0}^{2}}{G{L}^{2}}$

Answer 1

分析 宇航员在月球上自高h处以初速度v₀水平抛出一物体，测出物体的水平射程为L，根据水平射程和初速度求出运动的时间，
根据h=$\frac{1}{2}$gt²求出月球表面的重力加速度大小；由g=$\frac{GM}{{r}^{2}}$求得月球的质量；根据重力提供向心力求出卫星的第一宇宙速度；由质量与半径可求得平均密度．

解答 解：A、平抛运动的时间t=$\frac{L}{{v}_{0}}$．再根据h=$\frac{1}{2}$gt²，得g_月=$\frac{2h{v}_{0}^{2}}{{L}^{2}}$，故A错误；
    B、由g_月=$\frac{G{m}_{月}}{{R}^{2}}$ 与g_月=$\frac{2h{v}_{0}^{2}}{{L}^{2}}$，可得：m_月=$\frac{2h{R}^{2}{v}_{0}^{2}}{G{L}^{2}}$，因此月球的平均密度ρ=$\frac{{m}_{月}}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}$=$\frac{3h{v}_{0}^{2}}{2πG{L}^{2}R}$．故B正确．
    C、第一宇宙速度：v=$\sqrt{{g}_{月}R}$=$\sqrt{\frac{2h{v}_{0}^{2}}{{L}^{2}}R}$=$\frac{{v}_{0}}{L}\sqrt{2hR}$，故C错误；
   D、由g_月=$\frac{G{m}_{月}}{{R}^{2}}$ 与g_月=$\frac{2h{v}_{0}^{2}}{{L}^{2}}$，可得：m_月=$\frac{2h{R}^{2}{v}_{0}^{2}}{G{L}^{2}}$，故D错误；
故选：B．

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上和竖直方向上的运动规律，以及掌握万有引力提供向心力以及万有引力等于重力这两个理论的运用．