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某宇航员在一星球表面附近高度为H处以速度v0水平抛出一物体,经过一段时间后物体落回星球表面,测得该物体的水平位移为x,已知星球半径为R,万有引力常量为G.不计空气阻力,
求:(1)该星球的质量
(2)该星球的第一宇宙速度大小.
(1)抛出的物体在星球表面做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,位移x=v0t,
竖直方向上做自由落体运动,位移H=
1
2
gt2

由以上二式可得该星球表面的重力加速度g=
2Hv02
x2

星球表面的物体受到的重力等于万有引力mg=G
Mm
R2
,得M=
R2g
G
=
2Hv02R2
Gx2

(2)第一宇宙速度就是卫星贴近该星球表面飞行的速度,根据万有引力提供向心力
G
Mm
R2
=m
v2
R

v=
GM
R

由上一小题可知,GM=R2g
所以v=
gR
=
2Hv02R
x2
=
v0
x
2HR

答:(1)该星球的质量为
2Hv02R2
Gx2

(2)该星球的第一宇宙速度大小为
v0
x
2HR
练习册系列答案
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已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形,距月球表面高度为H,飞行周期为T,月球的半径为R,引力常量为G.求:
(1)月球的质量;
(2)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的近月飞船,则其绕月运行的线速度应为多大.

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4
3
πR3,则可估算月球的(  )
A.密度B.质量C.半径D.自转周期

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太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道,已知地球与太阳之间的平均距离约为1.5×1011m,结合下表所给的数据,可知火星与太阳之间的平均距离约为(  )
水星金星地球火星木星土星
公转周期(年)0.2410.6151.001.8811.929.5
A.1.2×1011mB.2.3×1011mC.4.6×1011mD.6.9×1011m

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

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A.如果不考虑地球大气层的阻力,则“嫦娥三号”的发射速度可以小于7.9km/s
B.若已知“嫦娥三号”在100km的环月圆轨道上飞行的周期及万有引力常量,则可求出月球的平均密度
C.若已知“嫦娥三号”、“嫦娥一号”各自绕月球做匀速圆周运动的高度(高度不同)、周期和万有引力常量,则可求出月球的质量、半径
D.“嫦娥三号”为着陆准备而实施变轨控制时,需要通过发动机使其加速

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

绕地球作匀速圆周运动的北斗卫星内,物体处于完全失重状态,则物体(  )
A.不受地球引力作用
B.所受地球引力提供为向心力
C.加速度为零
D.向心力为零

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

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(1)该星球表面的重力加速度g′;
(2)该星球质量M的表达式.(引力常量为G)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

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A. B.C.D.

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