解题思路:(1)激光在真空中传播速度为c,由题意,激光脉冲经过时间t后收到反射回来的信号,则飞船到月球表面的距离为d=c[1/2]t.作出视角示意图,由数学知识求月球的半径.
(2)根据万有引力等于重力,可列式求得月球表面的重力加速度与月球质量的关系.小球在月球表面做平抛运动的加速度就等于表面的重力加速度,根据平抛运动的规律求得重力加速度,联立即可求得月球的质量.
(1)设飞船离月球表面的距离为d,由题意得
2d=ct
根据图示示意图,由几何知识得:R=(d+R)sin[θ/2]
解得:R=
ctsin
θ
2
2(1−sin
θ
2)
(2)设月球表面的重力加速度为g月,则
mg月=[GMm
R2 得g月=
GM
R2-----------①
小球做平抛运动,则有h=
1/2g月(
s
v0)2-------②
联立①②解得:M=
c2t2
v20sin2
θ
2
2Gs2(1−sin
θ
2)2]
(3)第一宇宙速度为:v=
g月R=
ct
v20sin
θ
2
s2(1−sin
θ
2)
答:(1)月球的半径R为
ctsin
θ
2
2(1−sin
θ
2)
(2)月球的质量M为M=
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.
考点点评: 本题是几何知识、万有引力和平抛运动的综合,对于常见的抛体运动与万有引力的综合题,要抓住它们之间联系的纽带是重力加速度.根据万有引力等于重力,知道月球的半径和表面的重力加速度即可求得月球的质量.