题目列表(包括答案和解析)
质量为m1的登月舱连接在质量为m2的轨道舱上一起绕月球作圆周运动,其轨道半径是月球半径Rm的3倍。某一时刻,登月舱与轨道舱分离,轨道舱仍在原轨轨道上运动,登月舱作一瞬间减速后,沿图示椭圆轨道登上月球表面,在月球表面逗留一段时间后,快速启动发动机,使登月舱具有一合适的初速度,使之沿原椭圆轨道回到脱离点与轨道舱实现对接。由开普勒第三定律可知,以太阳为焦点作椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。另,设椭圆的半长轴为a,行星质量为m,太阳质量为M0,则行星的总能量为
。行星在椭圆轨道上运行时,行星的机械能守恒,当它距太阳的距离为r时,它的引力势能为
。G为引力恒量。设月球质量为M,不计地球及其它天体对登月舱和轨道舱的作用力。求:
(1)登月舱减速时,发动机做了多少功?
(2)登月舱在月球表面可逗留多长时间?
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| a2 |
| T2 |
| G |
| 4π2 |
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即
=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常数为G,太阳的质量为M太.
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84×108 m,月球绕地球运动的周期为2.36×106 s,试计算地球的质量M地.(G=6. 67×10-11 N·m2/kg2,结果保留一位有效数字)
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即
,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常量为G,太阳的质量为M太.
(2) 一均匀球体以角速度ω绕自己的对称轴自转,若维持球体不被瓦解的唯一作用力是万有引力,则此球的最小密度是多少?
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即
=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常数为G,太阳的质量为M太.
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84×108 m,月球绕地球运动的周期为2.36×106 s,试计算地球的质量M地.(G=6. 67×10-11 N·m2/kg2,结果保留一位有效数字)
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