2013年12月2日1时30分我国成功发射“嫦娥三号”，于12月14日21时11分在月球正面的虹湾以东地区着陆．12月15日凌晨，“嫦娥三号”搭载的“玉兔”号月

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2013年12月2日1时30分我国成功发射“嫦娥三号”，于12月14日21时11分在月球正面的虹湾以东地区着陆．12月15日凌晨，“嫦娥三号”搭载的“玉兔”号月球探测器成功与“嫦娥三号”进行器件分离，我国航天器首次实现在地外天体的软着陆，表明中国航天技术获得了重大进展．
某同学提出设想：“玉兔”号月球车登陆月球后，利用月球车附属机械装置进行科学实验，让单摆在月球表面做小幅度振动，测出单摆摆长为L，单摆振动周期为T（已知月球的半径为R，万有引力常量为G，可认为此月球表面的物体受到的重力等于物体与月球之间的万有引力），则可求：
（1）月球表面的重力加速度g；
（2）月球的质量M；
（3）月球的第一宇宙速度v．

答案

（1）根据单摆周期公式T=2π

解得：g=

4π2L

（2）在月球表面，物体受到的重力等于物体与月球间的万有引力，设物体的质量为m₀，
有G

Mm0

=m0g
解得：M=

gR2

4π2R2L

GT2

（3）设月球的第一宇宙速度为v，设卫星的质量为m
根据重力提供向心力m

=mg
解得：v=

2π

答：（1）月球表面的重力加速度g为

4π2L

；
（2）月球的质量M为

4π2R2L

GT2

；
（3）月球的第一宇宙速度v为

2π

．

举一反三

我国在2007年成功发射一颗绕月球飞行的卫星，计划在2012年前后发射一颗月球软着陆器，在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器，进行首次月球样品自动取样并安全返回地球．设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示．设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，则试求：
（1）月球的质量；
（2）轨道舱的速度大小和周期．

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2013年6月13日，神州十号与天宫一号成功实现自动交会对接．假设神州十号与天宫一号都在各自的轨道上做匀速圆周运动．已知引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A．由神州十号运行的周期和轨道半径可以求出地球的质量

B．由神州十号运行的周期可以求出它离地面的高度

C．若神州十号的轨道半径比天宫一号大，则神州十号的周期比天宫一号小

D．漂浮在天宫一号内的宇航员处于平衡状态

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已知月球的半径为R，某登月飞船在接近月球表面的上空做匀速圆周运动时，周期为T飞船着陆后，宇航员用绳子拉着质量为m的仪器箱在平坦的“月面”上运动，已知拉力大小为F，拉力与水平面的夹角为θ，箱子做匀速直线运动．（引力常量为G）求：
（1）月球的质量．
（2）箱子与“月面”间的动摩擦因数μ．

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一物体在地球表面重90N，它在以a=g/3的加速度（g为地球表面上重力加速度）加速上升的火箭中的视重为40N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍？

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在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，探测器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来．经过探测发现，火星可视为半径为R的均匀球体，它的一个卫星的圆轨道半径为r，周期为T．求：
（1）火星表面的重力加速度；
（2）探测器某次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度为v₀．求在它接下来运动到再次落到火星表面时往前飞行的距离．

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