问题 计算题

(9分)土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动.其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为rA=8.0×104 km和rB=1.2×105 km,忽略所有岩石颗粒间的相互作用.(结果可用根式表示),求:

(1)岩石颗粒A和B的线速度之比.

(2)岩石颗粒A和B的周期之比.

(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10 N,推算出它在距土星中心3.2×105 km处受到土星的引力为0.38 N.已知地球半径为6.4×103 km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?

答案

(1)(2)(3) 95(倍)

  (1)设土星质量为M0,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律得

            ①                        ------2分

解得 

得:                          ②       -------1分

(2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为T,则

                       ③               -------2分

对于A、B两颗粒分别有:

得:                  ④              -------1分

(3)设地球质量为M,地球半径为r0,地球上物体的重力可视为万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,距土星中心r0′=3.2×105 km处的引力为G0′,根据万有引力定律:

                       ⑤         

                     ⑥            -------2分

由⑤⑥得:=95(倍)                              -------1分

单项选择题
单项选择题