解题思路:根据万有引力提供圆周运动向心力求得中心天体的质量M,再根据月球表面重力与万有引力相等求得重力加速度,根据密度公式计算月球的平均密度.
(1)由题意知,嫦娥一号的轨道半径r=R+h,令月球质量为M,嫦娥一号质量为m,根据万有引力提供圆周运动向心力有:
G
mM
(R+h)2=m(R+h)
4π2
T2
可得质量M=
4π2(R+h)3
GT2
(2)在月球表面重力与万有引力相等有
G
Mm
R2=mg
所以月球表面重力加速度g=[GM
R2=
4π2(R+h)3
R2T2
(3)根据密度公式有月球的密度ρ=
M/V=
4π2(R+h)3
GT2
4
3πR3]=
3π(R+h)3
GT2R3
答:(1)月球的质量M为
4π2(R+h)3
GT2;
(2)月球表面的重力加速度g为
4π2(R+h)3
R2T2;
(3)月球的密度ρ为
3π(R+h)3
GT2R3.
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;向心力.
考点点评: 本题关键是抓住万有引力提供圆周运动向心力和在星球表面重力与万有引力相等,这是万有引力应用的两个主要入手点.