问题
计算题
(18分)航天宇航员在月球表面完成了如下实验:如图所示,在月球表面固定一竖直光滑圆形轨道,在轨道内的最低点,放一可视为质点的小球,当给小球水平初速度v0时,小球刚好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知引力常量为G,圆形轨道半径为r,月球的半径为R。求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的质量M;
(3)若在月球表面上发射一颗环月卫星,其最小发射速度。
答案
(1) (2)
(3)
(1)(2)设小球的质量为m,月球质量为M ,月球表面的重力加速度为g
因球刚好完成圆周运动,小球在最高点有 ①
从最低点至最高点的过程有 ②
联解①②得 ,对在月球表面的物体有
③
解得M=gR2/G=
(3)在月球表面发射卫星的最小速度为月球第一宇宙速度v1,有 ④
联解得