一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上,沿竖直方向上以初速度v0抛出一个小时,测得小球经时间t落回抛出点,已知该星球半径

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  • 解题思路:(1)小球做竖直上抛运动,由公式V=V0+at可求得该星球表面的重力加速度g,忽略星球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式求解天体质量,从而算出星球的密度;(2)该星球的近地卫星的向心力由万有引力提供,该星球表面物体所受重力等于万有引力,联立方程即可求出该星球的第一宇宙速度υ;

    (1)小球做竖直上抛运动,则由x=v0t+[1/2]gt2

    解得:g=

    2v0

    t

    星球表面的小球所受重力等于星球对小球的吸引力,则由mg=[GMm

    r2

    得:M=

    gR2/G]

    由于:ρ=[M/V]=

    gR2

    G

    4

    3πR3=

    3v0

    2πRGt;

    (2)物体在星球表面附近能做匀速圆周运动,其向心力由星球的吸引力提供,则由[GMm

    R2=m

    v2/R]

    解得:v=

    GM

    R=

    gR=

    2v0R

    t

    答:(1)该星球的密度为

    3v0

    2πRGt;

    (2)该星球的第一宇宙速度

    3v0

    2πRGt.

    点评:

    本题考点: 第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度.

    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.本题要求学生掌握两种等式:一是物体所受重力等于其吸引力;二是物体做匀速圆周运动其向心力由引力提供.