解题思路:根据重力近似等于万有引力,可计算星球的质量,根据质量等于密度乘以体积,可以计算出星球的表面重力加速度与密度和星球半径的关系,再利用比值法可计算出星球B的重力加速度.根据匀变速运动的公式,先计算出在B星球上升到最大高度所用的时间,再根据对称性,求总时间.
(1)根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力G
Mm
R2=mg,得M=
R2g
G
又因为M=ρ•
4
3πR3,所以
R2g
G =ρ•
4
3πR3
所以g=
4
3πGρR
所以
gA
gB =
ρ1
ρ2•
R1
R2=
4
1×
1
2=2
故gB=
1
2gA=
1
2×10m/s2=5m/s2
(2)根据匀变速运动的规律v02=2gAhA=(gBtB)2
所以在B行星表面以同样的初速度竖直上抛一物体上升到最高点用时tB=
2gAhA
gB=
2×10×20
5s=4s
根据运动的对称性该物体从抛出到落回原地的总时间t=2tB=2×4s=8s.
答:①B行星表面的重力加速度是5m/s2.
②若在地球表面以某一初速度竖直上抛的物体最高可达20m,那么在B行星表面以同样的初速度竖直上抛一物体,经8s该物体可落回原地.
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;竖直上抛运动.
考点点评: 本题根据重力等于万有引力推导出的表达式GM=R2g,常常称为黄金代换式,是卫星问题经常用到的表达式.