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)

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
r=Rm?4π2r T2
M=4π2r3 GT2
ρ=
=M V 3π 4 Gt 20
(2)根据圆周运动知识得
T=2πR v0
R=t0v0 π
M=ρ?
πR3=4 3 t0v 30 Gπ
(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
;3π 4 Gt 20
(2)该行星的质量是
;t0v 30 Gπ
(3)该行星的第一宇宙速度和表面的重力加速度是
.πv0 t0