我国启动“嫦娥工程”以来，分别于2007年10月24日和2010年10月1日将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射，“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天，

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我国启动“嫦娥工程”以来，分别于2007年10月24日和2010年10月1日将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射，“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天，并已给落月点起了一个富有诗意的名字——“广寒宫”．
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，求月球绕地球运动的轨道半径r；
（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v₀竖直向上抛出一个小球，经过时间t小球落回抛出点．已知月球半径为r_月，引力常量为G，试求月球的质量M_月．

答案

（1）

；（2）

解析

试题分析: （1）设月球和地球的质量分别为M_月和M，由万有引力定律和向心力公式，得

质量为m的物体在地球表面上时，有

联立解得

（2）设月球表面处的重力加速度为g_月，由匀变速直线运动的公式可得

，又有

联立解得

举一反三

假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g₀。如图所示，飞船首先沿距月球表面高度为3R的圆轨道I运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道II的近月点B再次点火进入近月轨道III(轨道半径可近似当做R)绕月球做圆周运动。下列判断正确的是（）

A．飞船在轨道I上的运行速率为

B．飞船在轨道III绕月球运动一周所需的时间为

C．飞船在A点点火变轨的瞬间，速度减小

D．飞船在A点的线速度大于在B点的线速度

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教科版高中物理教材必修2中介绍, ,亚当斯通过对行星“天王星”的长期观察发现，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且每隔时间t发生一次最大的偏离。亚当斯利用牛顿发现的万有引力定律对观察数据进行计算, 认为形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知行星（后命名为海王星），它对天王星的万有引力引起其轨道的偏离。由于课本没有阐述其计算的原理，这极大的激发了树德中学天文爱好社团的同学的探索热情，通过集体研究，最终掌握了亚当斯当时的计算方法：设其（海王星）运动轨道与天王星在同一平面内，且与天王星的绕行方向相同，天王星的运行轨道半径为R，周期为T，并认为上述最大偏离间隔时间t就是两个行星相邻两次相距最近的时间间隔，并利用此三个物理量推导出了海王星绕太阳运行的圆轨道半径，则下述是海王星绕太阳运行的圆轨道半径表达式正确的是（）

A．

B．

C．

D．

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两个星球组成双星，它们在相互之间的引力作用下，绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两星中心距离为L，其运动周期为Ｔ，万有引力常量为G，则两星各自的圆周运动半径与其自身的质量成（填“正比”或者“反比”）；两星的总质量为。

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“重力探矿”是常用的探测石油矿藏的方法之一。其原理可简述如下：如图，P、Q为某地区水平地面上的两点，在P点正下方一球形区域内储藏有石油，假定区域周围岩石均匀分布，密度为

；石油密度远小于

，可将上述球形区域视为空腔。如果没有这一空腔，则该地区重力加速度（正常值）沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏差。重力加速度在原坚直方向（即PO方向）上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”。为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P点附近重力加速度反常现象。已知引力常数为G。