Question

20．模擬我國志愿者王躍曾與俄羅斯志愿者一起進(jìn)行“火星500”的實驗活動．假設(shè)王躍登陸火星后，測得火星的半徑是地球半徑的$\frac{1}{2}$，質(zhì)量是地球質(zhì)量的$\frac{1}{9}$．已知地球表面的重力加速度是g，地球的半徑為R，王躍在地面上能向上豎直跳起的最大高度是h，忽略天體自轉(zhuǎn)的影響，下列說法正確的是（　　）

• A． 火星的密度為$\frac{2g}{3πGR}$
• B． 火星表面的重力加速度是$\frac{2g}{9}$
• C． 火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為$\frac{2}{3}$
• D． 王躍在火星表面上能向上豎直跳起的最大高度也是h

Answer 1

分析 求一個物理量之比，我們應(yīng)該把這個物理量先表示出來，在進(jìn)行之比，根據(jù)萬有引力等于重力，得出重力加速度的關(guān)系，根據(jù)萬有引力等于重力求出質(zhì)量表達(dá)式，在由密度定義可得火星密度；由重力加速度可得出上升高度的關(guān)系，根據(jù)萬有引力提供向心力求出第一宇宙速度的關(guān)系．

解答 解：A、由萬有引力等于重力得：G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$=mg，
得：g=$\frac{GM}{{R}^{2}}$，已知火星半徑是地球半徑的$\frac{1}{2}$，質(zhì)量是地球質(zhì)量的$\frac{1}{9}$，
則火星表面的重力加速度是地球表重力加速度的$\frac{4}{9}$，即為g′=$\frac{4}{9}$g
設(shè)火星質(zhì)量為M′，由萬有引力等于中可得：G$\frac{GM′m}{{R′}^{2}}$=mg′，
解得：M′=$\frac{{gR}^{2}}{9G}$，
密度為：ρ=$\frac{2g}{3πGR}$．故A正確；
B、由A分析知，火星表面的重力加速度g′=$\frac{4}{9}$g，故B錯誤；
C、根據(jù)v=$\sqrt{\frac{GM}{R}}$，火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的$\frac{\sqrt{2}}{3}$倍．故C錯誤；
D、王躍以v₀在地球起跳時，根據(jù)豎直上拋的運動規(guī)律得出可跳的最大高度是：h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$，
由于火星表面的重力加速度是$\frac{4}{9}$g，王躍以相同的初速度在火星上起跳時，可跳的最大高度h′=$\frac{9}{4}$h，故D錯誤．
故選：A

點評 通過物理規(guī)律把進(jìn)行比較的物理量表示出來，再通過已知的物理量關(guān)系求出問題是選擇題中常見的方法．把星球表面的物體運動和天體運動結(jié)合起來是考試中常見的問題．