某课外小组经长期观测,发现靠近某行星周围有众多卫星,且相对均匀地分布于行星周围,假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,通过天文观测,测得离行星最近的一颗卫星

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 人造地球卫星/2022-10-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某课外小组经长期观测,发现靠近某行星周围有众多卫星,且相对均匀地分布于行星周围,假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,通过天文观测,测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1,周期为T1,已知万有引力常为G.求:
(1)行星的质量;
(2)若行星的半径为R,行星的第一宇宙速度;
(3)通过天文观测,发现离行星很远处还有一颗卫星,其运动半径为R2,周期为T2,试估算靠近行星周围众多卫星的总质量.

◎ 答案

(1)根据万有引力提供向心力得:
G
Mm
R12
=m
2R1
T12

解得行星质量为:M=
2R13
GT12

(2)由G
Mm
R2
=m
v2
R

得第一宇宙速度为:v=
2πR1
T1

R1
R

(3)因为行星周围的卫星分布均匀,研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心天体,
根据万有引力提供向心力得:G
Mm
R22
=m
2R2
T22

所以行星和其他卫星的总质量M=
2R23
GT22

所以靠近该行星周围的众多卫星的总质量为:△M=
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