解题思路:(1)嫦娥一号所受万有引力提供圆周运动向心力由此计算其周期;
(2)根据周期关系计算月球自转一周的过程中,嫦娥一号绕月运行多少圈;
(3)月球自转一周,过程中嫦娥一号绕行N圈,根据几何关系有像机拍摄赤道宽度等于d=[2πR/2n]代入数据计算即可.
(1)嫦娥一号绕月球飞行,万有引力提供圆周运动向心力有:
[GMm
(R+h)2=m(R+h)(
2π/T)2
由此可得嫦娥一号运行周期为:T=
4π2(R+h)3
GM]
(2)嫦娥一号运行N圈的时间和月球自转一周的时间相同,故有:
nT=T0
得:n=
T0
T =T0
GM
4π2(R+h)3
(3)令摄像机拍摄赤道宽为d,则嫦娥一号绕月球一周拍摄赤道长度为2d,在月球自转一周的过程中嫦娥一号绕行N圈,故根据几何关系有:
2d•n=2πR
得:d=
2πR
n=πR•
1
T0
4π2(R+h)3
GM=
2π2R
T0
(R+h)3
GM
答:(1)嫦娥一号的周期为
4π2(R+h)3
GM;
(2)月球自转一周的过程中嫦娥一号绕月球T0
GM
4π2(R+h)3圈
(3)摄像机拍摄到的月球表面赤道上的宽度至少是
2π2R
T0
(R+h)3
GM.
点评:
本题考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.
考点点评: 抓住万有引力提供嫦娥一号圆周运动向心力,掌握向心力的不同表达式是正确解题的关键.