我国探月工程实施“绕”“落”“回”的发展战略.“绕”即环绕月球进行月表探测;“落”是着月探测;“回”是在月球表面着陆,并采样返回.第一步“绕”已于2007年11月17日成功实现,“嫦娥一

◎ 题目

我国探月工程实施“绕”“落”“回”的发展战略.“绕”即环绕月球进行月表探测;“落”是着月探测;“回”是在月球表面着陆,并采样返回.第一步“绕”已于2007年11月17日成功实现,“嫦娥一号”成功实施第三次近月制动,进入周期为T圆形越极轨道.经过调整后的该圆形越极轨道将是嫦娥一号的最终工作轨道,这条轨道距离月球表面为h0,经过月球的南北极上空.已知月球半径为R,万有引力恒量G,
(1)求月球的质量M
(2)第二步“落”计划于2012年实现,当飞船在月球表面着陆后,如果宇航员将一小球举高到距月球表面高h处自由释放,求落地时间t.

◎ 答案

(1)设“嫦娥一号”号的质量为m,根据万有引力提供向心力得:
GMm
(R+h0)2
=m(R+h0(
T
)
2

所以:M=
4π2(R+h0)3
GT2

(2)设月球上的加速度为g
不考虑天体的自转,对任何天体表面都可以认为:
G
Mm
R2
=mg ①,h=
1
2
gt2
由①②二式可得t=

2hR2
GM
=

2hR2T2
4π2(R+h0)3

答:(1)月球的质量M为
4π2(R+h0)3
GT2

(2)落地时间t为

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2hR2T2
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