物理
我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动,科学家对月球的探索会越来越深入.(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径.(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,试求出月球的质量M月.

2019-04-28

我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动,科学家对月球的探索会越来越深入.
(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径.
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,试求出月球的质量M
优质解答
(1)在地球表面有:G
Mm
R2
=mg
    ①
月球绕地球圆周运动有:G
Mm
r2
=mr
4π2
T2
       ②
由①②两式解得:r=
3
gR2T2
4π2

(2)根据竖直上抛规律可知,以v0上抛的物体运动时间t=
2v0
g

可得月球表面的重力加速度g′=
2v0
t

在月球表面,重力与万有引力相等有:
G
Mm
r2
=mg′

代入重力加速度可得月球质量M=
g′r2
G
=
2v0r2
Gt

答:(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,月球绕地球运动的轨道半径为
3
gR2T2
4π2

(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,月球的质量M
2v0r2
Gt
(1)在地球表面有:G
Mm
R2
=mg
    ①
月球绕地球圆周运动有:G
Mm
r2
=mr
4π2
T2
       ②
由①②两式解得:r=
3
gR2T2
4π2

(2)根据竖直上抛规律可知,以v0上抛的物体运动时间t=
2v0
g

可得月球表面的重力加速度g′=
2v0
t

在月球表面,重力与万有引力相等有:
G
Mm
r2
=mg′

代入重力加速度可得月球质量M=
g′r2
G
=
2v0r2
Gt

答:(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,月球绕地球运动的轨道半径为
3
gR2T2
4π2

(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,月球的质量M
2v0r2
Gt
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