宇宙飞船上的科研人员在探索某星球时,完成了下面两个实验;①当飞船停留在距该星球一定的距离时,正对着该星球发出一个激光脉冲

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  • 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,则

    mg=[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.

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