今年我国反射了“嫦娥1号”绕月飞船.“嫦娥1号”飞船发射后先绕地球运转,经多次变轨后进入月球轨道成为绕月卫星.若已知飞船质量为m,绕月作匀速圆周运动的轨道半径为R1,周期为

◎ 题目

今年我国反射了“嫦娥1号”绕月飞船.“嫦娥1号”飞船发射后先绕地球运转,经多次变轨后进入月球轨道成为绕月卫星.若已知飞船质量为m,绕月作匀速圆周运动的轨道半径为R1,周期为T,月球半径为R2,万有引力常量为G,试求:
(1)飞船做圆周运动的向心力;
(2)月球的质量;
(3)若月球表面以初速度V0竖直上抛一小石块,那么石块上升的最大的高度是多少?

◎ 答案


(1)根据圆周运动的公式,则有:FN=mR1(
T
)2

(2)月球对飞船的万有引力提供向心力,使其做匀速圆周运动,
根据牛顿第二定律,
则有:G
Mm
R21
=mR1(
T
)2

所以月球的质量为:M=
4π2
R31
GT2

 (3)对于月球表面的物体m′,其重力等于月球对它的万有引力,
则有:m′g=G
Mm′
R22
 
解得:g=
GM
R22
=
4π2
R31
R22
T2

由竖直上抛运动公式,
则有:
v20
=2gh

所以h=
v20
2g
=
v20
R22
T2
8π2
R31

答:(1)飞船做圆周运动的向心力有:FN=mR1(
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