一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验:在离地面h高处让小球以v0的初速度水平抛出,他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x,又已知该星球的半径为R,己知万有引力常量

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 平抛运动/2022-09-19 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验:在离地面h高处让小球以v0的初速度水平抛出,他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x,又已知该星球的半径为R,己知万有引力常量为G,求:
(1)小球从抛出到落地的时间t
(2)该星球表面的重力加速度g
(3)该星球的质量M
(4)该星球的第一宇宙速度v
(最后结果必须用题中己知物理量表示)
魔方格

◎ 答案

(1)小球做平抛运动,
在水平方:X=V0t,
解得:从抛出到落地时间为:t=
x
v0

(2)小球做平抛运动时在竖直方向上有:h=
1
2
gt2

解得,该星球表面的重力加速度为:g=
2h
t2
=
2h
v20
x2

(3)设地球的质量为M,静止在地面上的物体质量为m,
由万有引力等于物体的重力得:mg=
GMm
R2

所以该星球的质量为:M=
gR2
G
=
2h
v20
R2
Gx2

(4)设有一颗质量为m的近地卫星绕地球作匀速圆周运动,速率为v,
由牛顿第二定律得:
GMm
R2
=
mv2
R

重力等于万有引力,即mg=
GMm
R2

解得,该星球的第一宇宙速度为:v=

gR
=
v0
x

2hR

答:(1)小球从抛出到落地的时间t=
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x
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