Question

我国成功发射了“嫦娥三号”探月卫星，该卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t；月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g0．

（1）请推导出月球的第一宇宙速度表达式；

（2）请推导出“嫦娥三号”卫星离月球表面高度的表达式；

（3）地球和月球的半径之比为=4，表面重力加速度之比为=6，试求地球和月球的密度之比．

Answer 1

考点：

万有引力定律及其应用．版权所有
专题：	万有引力定律的应用专题．
分析：	（1）第一宇宙速度对应轨道半径为月球半径，结合万有引力提供向心力和月面万有引力等于重力可表表示第一宇宙速度． （2）“嫦娥三号”星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列出等式． 忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式求解． （3）根据密度的公式和已知量表示出密度进行之比．
解答：	解：（1）根据万有引力提供向心力列出等式： ， 根据万有引力等于重力列出等式： ， 解得月球第一宇宙速度为： ． （2）“嫦娥三号”星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列出等式， …① 在月球表面，根据万有引力等于重力列出等式： …② 卫星在环月圆轨道绕行n圈，飞行时间为t，所以： …③ r=R0+h…④ 由①②③④解得： ． （3）在星球表面，根据万有引力等于重力列出等式： …⑤ …⑥ 已知地球和月球的半径之比为=4， 表面重力加速度之比=6…⑦ 由⑤⑥⑦解得地球和月球的密度之比： ． 答： （1）请推导出月球的第一宇宙速度表达式； （2）请推导出“嫦娥三号”卫星离月球表面高度的表达式； （3）地球和月球的半径之比为=4，表面重力加速度之比为=5.6，地球和月球的密度之比．
点评：	本题考查应用物理知识分析研究科技成果的能力，基本原理：建立模型，运用万有引力等于向心力研究． 向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．