解题思路:根据自由落体的运动规律求出行星表面的重力加速度.
研究飞船绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列出等式.
根据周期的表达式知道当卫星的轨道半径最小对应着最小周期.
运用黄金代换式GM=gR2求出问题.
根据物体做匀变速直线运动则有△x=at2①
由于在连续的两个1s内,下降的高度分别为12m和20m,
由此得该行星表面的重力加速度g′=[△x
t2=
20−12/1×1]m/s2=8m/s2②
由万有引力定律及牛顿运动定律得
[GmM
R2=mg′得出:g′=
GM
R2 ③
GmM
R2=m
4π2R
T2得出:T=2π
R3/GM] ④
由③得:GM=g′R2,代入④得:
T=2π
R
g′
代入数值得T=702.1 s
答:环绕该行星的卫星的最小周期为702.1 s.
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;自由落体运动.
考点点评: 重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量.
把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题.