题目内容

2004年1月4日,“勇气”号成功登陆火星.已知火星半径与地球半径之比R火:R地=1:2,火星质量与地球质量之比m火:m地=1:10,火星到太阳的距离与地球到太阳的距离之比r火:r地=3:2;若火星、地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动,则火星表面重力加速度g火与地球表面重力加速度g地之比g火:g地=
2
5
2
5
,火星绕日公转周期T火与地球绕日公转周期T地之比T火:T地=
3
6
4
3
6
4
.
分析:1、星球表面的重力等于万有引力:G
Mm
R2
=mg
,得g=
GM
R2
.根据火星和地球的质量之比和半径之比,可以计算重力加速度之比.
2、火星和地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动,根据万有引力等于向心力G
Mm
r2
=m
4π2
T2
r
,解得T=2π
r3
GM
.根据火星和地球绕太阳的公转半径,可计算公转周期之比.
解答:解:1、星球表面的重力等于万有引力:G
Mm
R2
=mg
,得g=
GM
R2
.
所以地球和火星表面的重力加速度分别为:g地=
GM地
R地2
,g火=
GM火
R火2
.
故
g火
g地
=
M火
M地
?(
R地
R火
)2=
1
10
×(
2
1
)2=
2
5

2、火星、地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动,根据万有引力等于向心力
G
Mm
r2
=m
4π2
T2
r

解得T=2π
r3
GM

所以
T火
T地
=
(
r火
r地
)3
=
(
3
2
)
3
=
3
6
4

故答案为:
2
5
,
3
6
4
.
点评:求解火星绕日公转周期T火与地球绕日公转周期T地之比时,也可以用开普勒第三定律
r3
T2
=k
计算,而且更简洁.
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