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    （15分）按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，将开展第二步“落月”工程。如图所示 假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动，当运动到轨道 上的A点时，点火变轨进人椭圆轨道II，在到达轨道的近月点B时再次点火变轨，进入近月轨道III绕月球做圆周运动。求：

    （1）飞船在轨道I上的运行速率；
    （2）飞船在轨道III上绕月球运动一周所需的时间？

    （1）  （2）

    解析试题分析：（1）设月球的质量为M，飞船的质量为m，飞般在轨道I上时，由万有引力提供向心力得：
    ，在月球表面附近有：，
    解得飞般在I轨道上的运行速率 
    （2）飞般在轨道III上时，由万有引力提供向心力得：，
    解得飞在轨道III上的周期
    考点： 万有引力定律

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    荡秋千是大家喜爱的一项体育活动，随着科技的发展，将来有一天，同学们也许会在其它星球上享受荡秋千的乐趣．假设你当时所在星球的质量与地球质量之比为1∶80，半径为1∶4.可将人看成质点，摆角小于90°，若经过最低位置的速度为4 m/s，你能上升的最大高度是(　　)

    A．0.8 m B．4 m
    C．2 m D．1.6 m

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    “重力探矿”是常用的探测石油矿藏的方法之一。其原理可简述如下：如图，P、Q为某地区水平地面上的两点，在P点正下方一球形区域内储藏有石油，假定区域周围岩石均匀分布，密度为；石油密度远小于，可将上述球形区域视为空腔。如果没有这一空腔，则该地区重力加速度（正常值）沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏差。重力加速度在原坚直方向（即PO方向）上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”。为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P点附近重力加速度反常现象。已知引力常数为G。

    （1）“重力探矿”利用了“割补法”原理：如图所示，在一个半径为R、质量为M的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后，剩余的阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大?
    （2）设球形空腔体积为V，球心深度为d（远小于地球半径），=x，利用“割补法”原理：如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石,则该地区重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常值可通过填充后的球形区域对Q处物体m产生的附加引力来计算,式中M是填充岩石后球形区域的质量,求空腔所引起的Q点处的重力加速度反常值（在OP方向上的分量）
    （3）若在水平地面上半径L的范围内发现：重力加速度反常值在与（k>1）（为常数）之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半为L的范围的中心,如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）据人民网报道，北京时间2013年12月6日17时53分，嫦娥三号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道。探测器环月运行轨道可视为圆轨道。已知探测器环月运行时可忽略地球及其他天体的引力，轨道半径为r，运动周期为T，引力常量为G。求：
    （1）探测器绕月运行的速度的大小；
    （2）探测器绕月运行的加速度的大小；
    （3）月球的质量。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分） 经过近7年时间，2亿千米在太空中穿行后，美航天局和欧航天局合作研究出“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间6月30日抵达预定轨道，开始“拜访土星及其卫星家族. 这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测. 若“卡西尼”号土星探测器进入环绕土星上空的圆轨道飞行，已知土星半径为R，探测器离土星表面高度为h，环绕n周的飞行时间为t. 求土星的质量和平均密度（球体体积公式）。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）我国国防科技工业局在2012年7月30日宣布，“嫦娥三号”将于2013年下半年择机发射。我国已成功发射了“嫦娥二号”探月卫星，已知该卫星在环月圆轨道绕行圈所用的时间为 ，月球半径为 ，月球表面的重力加速度为.
    （1）请推导出“嫦娥二号”卫星离月球表面高度的表达式；
    （2）地球和月球的半径之比为、表面重力加速度之比为，试求地球和月球的密度之比.

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    嫦娥三号将于今年12月发射，嫦娥三号及其月球车实现一系列重大突破，将完成在月球表面软着陆和巡视探测，实现中华民族五千年来九天揽月的梦想。一位勤于思考的同学为探月机械人设计了如下实验：在月球表面以初速度v0竖直上抛出一个物体，测得物体的经过t时间落回。通过查阅资料知道月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，上抛高度很小。求：
    (1)月球的质量
    (2)嫦娥三号在距月球表面高R处绕月球圆周运行的速率

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （15分）按照科学家的设想，将来人类离开地球到宇宙中生活，可以住在如图所示的宇宙村，它是一个圆环形的密封建筑，人们生活在圆环形建筑的内壁上。为了使人们在其中生活不至于有失重感，可以让它旋转。若这个建筑物的直径d=200m，要让人类感觉到像生活在地球上一样，求该建筑绕其中心轴转动的转速。（取g=10m/s2，）

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    一颗质量为m的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地心的距离为r，已知引力常量G、地球质量M和地球半径R，求：
    （1）地球对卫星的万有引力的大小；
    （2）卫星的速度大小；
    （3）地球表面重力加速度（不考虑地球自转）。

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