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18.一个Internet网站报道,最近南亚某国发射了一颗人造环月卫星,卫星的质量为1000kg,环绕月球周期为60min.张明同学对该新闻的真实性感到怀疑.他认为该国的航天技术不可能近期发射出环月卫星;该网站公布的数据似乎也有问题.他准备对该数据进行验证.但他记不清万有引力恒量的数值,且手边又没有资料可查找,只记得月球半径约为地球半径的$\frac{1}{4}$,地球半径约为6.4×106m,月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的$\frac{1}{6}$,地球表面重力加速度取10m/s2.假定将环月卫星的运动视为匀速圆周运动,请根据上述数据判断该报道的真伪,并写出推导判断的过程($\sqrt{6}$≈2.5,π,3)

分析 分别对环月卫星和环地卫星研究,根据重力提供向心力,求出重力加速度与周期和轨道半径的关系,根据已知的量求出地球的环绕卫星的周期,从而求出环月卫星的最小周期,判断报道的真伪.

解答 解:设卫星绕月球表面运行周期为T1,卫星绕地球表面运行周期为T2,月球和地球表面重力加速度分别为g1和g2,月球和地球半径分别为r1和r2
$m{g}_{1}=m(\frac{2π}{{T}_{1}})^{2}{r}_{1}$…①
$m{g}_{2}=m(\frac{2π}{{T}_{2}})^{2}{r}_{2}$…②
由$\frac{①}{②}$得 $\frac{{g}_{1}}{{g}_{2}}=(\frac{{T}_{2}}{{T}_{1}})^{2}•\frac{{r}_{1}}{{r}_{2}}$…③
由②得 ${T}_{2}=2π\sqrt{\frac{{r}_{2}}{{g}_{2}}}=2×3×\sqrt{\frac{6.4×1{0}^{6}}{10}}$s=4.8×103s…④
代入③得  T1=6000s>3600s…⑤
可见不可能发射周期小于6000s的环月卫星.
答:报道是错误的.

点评 解决本题的关键知道卫星贴着星球表面运行,周期最小,靠重力提供向心力,结合牛顿第二定律进行求解,难度中等.

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