地球A和某一行星B的半径之比为R1:R2=1:2,平均密度之比为ρ1:ρ2=4:1若地球表面的重力加速度为10m/s2,

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  • 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

    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.