“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划--“嫦娥工程”获得了宝贵的经验.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道运行.

◎ 题目

“神舟”七号飞船的成功发射为我国在2010年实现探月计划--“嫦娥工程”获得了宝贵的经验.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道运行.万有引力常量为G,求:
(1)月球的质量M;
(2)月球的第一宇宙速度v;
(3)飞船在圆形轨道绕月球运行一周所需的时间T.

◎ 答案

(1)月球表面的物体受到重力等于万有引力
GMm
R2
=mg0

所以M=
g0R2
G

(2)飞船贴近月球表面飞行时的速度为第一宇宙速度,
此时重力等于万有引力提供向心力mg0=
GMm
R2
=m
v2
R

所以v=

g0R

(3)由题可知,飞船的轨道半径r=3R+R=4R
飞船做圆周运动,万有引力提供向心力
GMm
r2
=mr(
T
)2

M=
g0R2
G
代入
解得:T=16π

R
g0

答:(1)月球的质量M为
g0R2
G

(2)月球的第一宇宙速度v为

g0R

(3)飞船在圆形轨道绕月球运行一周所需的时间T为16π

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