Question

【題目】小型登月器連接在航天站上，一起繞月球做圓周運動，其軌道半徑為月球半徑的5倍，某時刻，航天站使登月器減速分離，登月器沿如圖所示的橢圓軌道登月，在月球表面逗留一段時間完成科考工作后，經(jīng)快速啟動仍沿原橢圓軌道返回，當?shù)谝淮位氐椒蛛x點時恰與航天站對接，登月器快速啟動時間可以忽略不計，整個過程中航天站保持原軌道繞月運行。已知月球表面的重力加速度為g，月球半徑為R，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則登月器可以在月球上停留的最短時間約為

A. B.

C. D.

Answer 1

【答案】A

【解析】試題分析：設(shè)登月器和航天飛機在半徑為3R的軌道上運行時的周期為T，

由牛頓第二定律有：其中 r="3R" 解得：

在月球表面的物體所受重力近似等于萬有引力:解得：GM=gR2

所以，設(shè)登月器在小橢圓軌道運行的周期是T1，航天飛機在大圓軌道運行的周期是T2．

對登月器和航天飛機依據(jù)開普勒第三定律分別有：，解得，為使登月器仍沿原橢圓軌道回到分離點與航天飛機實現(xiàn)對接，登月器可以在月球表面逗留的時間t應(yīng)滿足:t=nT2﹣T1（其中，n=1、2、3、…）…由以上可得：（其中，n=1、2、3、…），

當n=1時，登月器可以在月球上停留的時間最短，即t=4．7π，故選A．所以選A正確。