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7.假想在不久的将来,嫦娥探测器搭载航天员飞向月球,实现中国人的登月梦想.载人嫦娥探测器经过地月转移轨道后,进人距离月面H=100公里的环月圆轨道运动,然后择机在月球虹湾地区实行软着陆,展开月面巡视勘察.航天员让一重物在距离月球地表面h高处以v0的速度竖直向上抛出,测得重物经过时间T落回地表面.已知万有引力常量为G,月球可看 作球体,月球半径为R.下列说法正确的是(  )
A.探测器在月球上软着陆的过程中,航天员处于超重状态
B.月球表面重力加速度大小为$\frac{2{(v}_{0}T-h)}{{T}^{2}}$
C.探测器在距离月面H高的环月圆轨道运动的线速度大小为$\frac{R}{T}$$\sqrt{\frac{2{(v}_{0}T+h)}{R+H}}$
D.月球的平均密度为$\frac{3π}{{GT}^{2}}$

分析 根据竖直上抛运动规律由初速度和运动时间可以求得星球表面的重力加速度g,在月球表面重力与万有引力相等求得月球的质量,根据密度公式求得月球的平均速度,根据万有引力提供圆周运动向心力求得在环月轨道上运行的速度.

解答 解:A、在月球上着陆过程中,先加速下降再减速下降,故先失重再超重,故A错误;
B、物体竖直上抛,有位移时间关系有:-h=${v}_{0}T-\frac{1}{2}g{T}^{2}$,可得g=$\frac{2({v}_{0}T+h)}{{T}^{2}}$,故B错误;
C、在月球表面重力与万有引力相等有:
$G\frac{mM}{{R}^{2}}=mg$      ①
据万有引力提供向心力有:$G\frac{mM}{(R+H)^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{R+H}$      ②
由①②两式可得v=$\sqrt{\frac{GM}{R+H}}=\sqrt{\frac{g{R}^{2}}{R+H}}=\frac{R}{T}\sqrt{\frac{2({v}_{0}T+h)}{R+H}}$,故C正确;
D、由①式可得M=$\frac{g{R}^{2}}{G}$,所以密度$ρ=\frac{M}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}=\frac{\frac{2({v}_{0}T+h){R}^{2}}{{GT}^{2}}}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}=\frac{3({v}_{0}T+h)}{2πG{T}^{2}}$,故D错误.
故选:C.

点评 万有引力应用主要从以下两方面入手:一是星球表面重力与万有引力相等,二是万有引力提供圆周运动向心力.

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