我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行。为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。设地球和月

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我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行。为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。设地球和月球的质量分别为M和m，地球和月球的半径分别为R和R₁，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r₁，月球绕地球转动的周期为T。假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M、m、R、R₁、r、r₁和T表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影）。

答案

解：如图，O和O′分别表示地球和月球的中心。在卫星轨道平面上，A是地月连心级OO′与地月球面的公切线ACD的交点，D、C和B分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星圆轨道的交点，根据对称性，过A点在另一侧作地月球面的公切线，交卫星轨道于E点。卫星在

上运动时发出的信号被遮挡

设探月卫星的质量为m₀，万有引力常量为G，根据万有引力定律有

①

②
式中，T₁是探月卫星绕月球转动的周期
由①②式得

③
设卫星的微波信号被遮挡的时间为t，则由于卫星绕月球做匀速圆周运动，应有

④
式中，α=∠CO′A，β=∠CO′B。由几何关系得

⑤

⑥
由③④⑤⑥式得

⑦

举一反三

宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上，用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g’表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N表示人对秤的压力，下面一些关系式正确的是[ ]
A．

B．g’=0
C．

D．N=0

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美国宇航局在2011年12月5日宣布，他们在太阳系外发现了一颗类似地球的、可适合人类居住的行星一“开普勒-22b”，该行星环绕一颗类似于太阳的恒星运动的周期为290天，它距离地球约600光年，体积是地球的2. 4倍。已知万有引力常量和地球表面的重力加速度，假定该行星环绕这颗类似于太阳的恒星运动的轨迹为圆轨道，根据以上信息，下列推理中正确的是

[ ]

A. 若已知该行星的轨道半径，可求出该行星所受的万有引力
B. 若已知该行觅的轨道半径，可求出类于太阳的恒虽的密度
C. 若该行觅的密度与地球的密度相等，可求山该行觅表面的重力加速度
D. 根据地球的公转周期与轨道半径，可求出该行星的轨道半径

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某球状行星具有均匀的密度ρ，若在其赤道上随行星一起转动的物体对行星表面的压力恰好为零，则该行星自转周期为（万有引力常量为G）__________。

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11月1日清晨5时58分07秒，中国“长征二号F”运八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射，火箭飞行583秒后，将“神舟八号”飞船成功送入近地点200公里、远地点330公里的预定轨道，之后，我国还将连续发射“神九”、“神十”飞船与天宫一号交会对接，从而建立第一个中国空间实验室。这个神话将在中国实现。已知地球和月球的质量分别为M₁和M₂，月球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为r，引力常量为G，假设已探测到在月球的环境温度下，水蒸气分子无规则热运动的平均速率为v。则[ ]
A．月球表面重力加速度为

B．月球表面重力加速度为

C．若

＞

，就表明月球表面无水
D．若

＞

，就表明月球表面无水

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设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作均匀球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比[ ]
A．地球与月球间的万有引力将变大　　
B．地球与月球间的万有引力将变小
C．月球绕地球运动的周期将变长
D．月球绕地球运动的周期将变短

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