问题 问答题

为了探索宇宙的无穷奥秘,人们进行了不懈努力,假设我们发射了一颗绕X行星的卫星,不停地向地球发射无线电波,而地球上的接收装置与卫星绕X行星的轨道平面在同一平面内,接收装置具有测量向着该装置和背离该装置的速度的功能,结果发现:①接收到的信号时有时无,t1时间内有信号,接着t2时间内无信号,周而复始,不断重复,用t1≈t2=t0;②接收到的速度信号随时间的变化关系如图所示(图中v0为已知,符号为正的表示指向接收器的速度,符号为负表示是背离接收器的速度).试根据以上特点求:

(1)该行星的平均密度;

(2)该行星的质量;

(3)该行星的第一宇宙速度和表面的重力加速度.

(注:所有答案均用相关常量和t0、v0表示)

答案

由题意知道,T=2t0,是近X行星的卫星的周期,运行速度为v0

(1)根据万有引力提供向心力得

GMm
r2
=
m?4π2r
T2
  r=R

M=

2r3
GT2
 

ρ=

M
V
=
4
Gt20

(2)根据圆周运动知识得

T=

2πR
v0

R=

t0v0
π

M=ρ?

4
3
πR3=
t0v30

(3)第一宇宙速度是近地卫星的运行速度,所以第一宇宙速度是v0

根据万有引力等于重力得

重力加速度g=

GM
R2
=
πv0
t0

答:(1)该行星的平均密度是

4
Gt20

(2)该行星的质量是

t0v30

(3)该行星的第一宇宙速度和表面的重力加速度是

πv0
t0

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多项选择题