月球半径约为地球半径的14,月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的16,把月球和地球都视为质量均匀分布的球体.求:

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  • 解题思路:(1)卫星做运动运动所需向心力由万有引力提供,由牛顿第二定律求出两卫星的线速度,然后再求它们的比值.

    (2)星球表面的物体受到的重力等于星球对它的万有引力,据此求出星球的质量,然后由密度公式求出星球的密度,最后求出地球与月球的平均密度之比.

    (1)物体受到的重力等于万有引力,

    即:G[Mm

    R2=mg ①,

    卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,

    由牛顿第二定律可得:

    G

    Mm

    R2=m

    v2/R] ②,

    由①②解得:v=

    gR ③,

    环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比:

    v地

    v月=

    g地R地

    g月R月=2

    6:1 ④;

    (2)设想将一质量为m0的小体放在天体表面处.

    由万有引力定律可得:G

    Mm0

    r2=m0g ⑤,

    平均密度ρ=[M

    4/3πr3] ⑥,

    由⑤⑥可得,地球和月球的平均密度之比:

    ρ地

    ρ月=

    g地r月

    g月r地=3:2;

    答:(1)环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比是2

    6:1;

    (2)地球和月球的平均密度之比是3:2.

    点评:

    本题考点: 万有引力定律及其应用.

    考点点评: 卫星绕地球或月球做圆周运动时,万有引力提供向心力,在解题时注意GM的代换.