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V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】
分析:(1)根据圆周运动向心力公式,即可求解;
(2)根据万有引力提供向心力,由牛顿第二定律列式,即可求解;
(3)根据月球表面重力等于万有引力,从而列出重力加速度表达式,再根据竖直上抛,列出高度与重力加速度关系,从而即可求解.
解答:解:
(1)根据圆周运动的公式,则有:
(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:
,
所以月球的质量为:
(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:
解得:
由竖直上抛运动公式,
则有:
,
所以
答:(1)飞船做圆周运动的向心力有:
;
(2)月球的质量为:
;
(3)若月球表面以初速度V
竖直上抛一小石块,那么石块上升的最大的高度是
.
点评:考查圆周运动的基本知识,掌握向心力定义与公式,并由万有引力提供向心力来列式,同时紧扣黄金代换公式与竖直上抛的运动学公式相综合解题.