我国在2007年成功发射一颗绕月球飞行的卫星,计划在2012年前后发射一颗月球软着陆器,在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并安全返回地球.设

◎ 题目

我国在2007年成功发射一颗绕月球飞行的卫星,计划在2012年前后发射一颗月球软着陆器,在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并安全返回地球.设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后,由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱,其过程如图所示.设轨道舱的质量为m,月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R,轨道舱到月球中心的距离为r,引力常量为G,则试求:
(1)月球的质量;
(2)轨道舱的速度大小和周期.

◎ 答案

(1)在月球表面,有:mg=
GMm
R2
…①
得月球的质量为:M=
gR2
G
…②
(2)轨道舱绕月球做圆周运动时,由万有引力提供向心力,则有:
GMm
r2
=m
v2
r
…③
由②③得:v=

gR2
r
…④
又由
GMm
r2
=m(
T
)2
r…⑤
由②⑤得:T=2π

r3
gR2

答:(1)月球的质量为
gR2
G

(2)轨道舱的速度大小为

gR2
r
,周期为2π

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