Question

（2008?威海模擬）2007年10月24日，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射成功，實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的奔月夢(mèng)想．2007年11月5日，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星變軌成功，開始繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知探月衛(wèi)星距月球表面的高度為h繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，月球的半徑為R，引力常量為G，忽略其它天體對(duì)探月衛(wèi)星的引力作用，試求：
（1）探月衛(wèi)星的線速度的大小；
（2）月球的平均密度；
（3）月球第一宇宙速度的大�。�

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)v=

2πr

T

求出探月衛(wèi)星線速度的大小；
（2）根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，列出等式求出中月球的質(zhì)量，再根據(jù)密度定義求解密度；
（3）月球第一宇宙速度是靠近月球的環(huán)繞速度，由萬(wàn)有引力提供向心力求解．

解答：解：（1）探月衛(wèi)星線速度的大小為：v=

2π(h+R)

T

；
（2）設(shè)月球的質(zhì)量為M，其平均密度為

.

ρ

，探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m，月球?qū)μ皆滦l(wèi)星的萬(wàn)有引力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以：G=

Mm

(h+R)2

=m(h+R)

4π2

T2

；
解得月球的質(zhì)量為：M=

4π2(R+h)3

GT2

；
由于：M=

4

3

πR3

.

ρ

；
聯(lián)立解得月球的平均密度為：

.

ρ

=

3π(R+h)3

GT2R2

；
（3）設(shè)月球第一宇宙速度的大小為v₁，由于：G

Mm

R2

=m

v 2 1

R

；
解得：v1=

2π(R+h)

T

R+h R

；
答：（1）探月衛(wèi)星的線速度的大小為

2π(h+R)

T

；
（2）月球的平均密度為

3π(R+h)3

GT2R2

；
（3）月球第一宇宙速度的大小為

2π(R+h)

T

R+h R

．

點(diǎn)評(píng)：能正確根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力由萬(wàn)有引力提供列出等式求解，第一宇宙速度也是近星的環(huán)繞速度．