Question

在太阳系中有一颗行星的半径为R，若在该星球表面以初速度v₀竖直上抛出一物体，则该物体上升的最大高度为H．已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计．则根据这些条件，可以求出的物理量是（　　）

A．该行星的密度

B．该行星的自转周期

C．该星球的第一宇宙速度

D．该行星附近运行的卫星的最小周期

Answer 1

分析：根据竖直上抛运动，求出星球表面的重力加速度，
根据万有引力提供向心力求在该星球表面附近绕该星球做匀速圆周运动卫星的周期和该星球的第一宇宙速度．

解答：解：在该星球表面以初速度v₀竖直上抛出一物体，则该物体上升的最大高度为H．
由v₀²=2gH，得g=

v 2 0

2H

 根据在该星球表面附近绕该星球做匀速圆周运动卫星重力提供向心力得：
mg=

mv2

R

=

m?4π2R

T2

解得：v=

v 2 0 R 2H

  T=

8π2RH v 2 0

A、在行星表面根据万有引力等于重力得

Gmm′

R2

=m′g．
所以行星的质量m=

gR2

G

，g=

v 2 0

2H

所以根据ρ=

m

V

可求得行星的密度，故A正确．
B、行星的自转周期与行星的本身有关，根据题意无法求出，故B错误．
C、星球的第一宇宙速度就是在该星球表面附近绕该星球做匀速圆周运动的线速度，
所以星球的第一宇宙速度就是

v 2 0 R 2H

，故C正确．
D、行星附近运行的卫星的最小周期就是在该星球表面附近绕该星球做匀速圆周运动的周期，所以最小周期是

8π2RH v 2 0

，故D正确．
故选ACD．

点评：解决本题得关键掌握万有引力提供向心力．
重力加速度g是联系星球表面的物体运动和天体运动的桥梁．