在勇氣號火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來．假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達最高點時高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，它第二次落到火星表面時速度的大小V，不計火星大氣阻力，火星可視為半徑為r0的均勻球體．若已知火星的一個衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，求這個衛(wèi)星的周期T．
分析：由動能定理，可對第二次落地過程列式求得火星表面的重力加速度，進而由萬有引力表達式可得周期．
解答：解：
對第二次落地過程由動能定理得：
mgh=
1
2
mv2-
1
2
mv02
解得：
g=
v2-v02
2h

由火星表面萬有引力等于重力，
G
Mm
r02
=mg
解得：
GM=gr02           ①
再由萬有引力提供向心力的周期表達式：
G
Mm
r 2
=mr
4π2
T2
       ②
聯(lián)立①②解得：
T=
2πr
r0
2rh
v2-v02

答：衛(wèi)星的周期T=
2πr
r0
2rh
v2-v02
．
點評：通過本題重點掌握，在星球表面，一般給出某個物體的運動：上拋，下落，平拋等情形多是要用來解得星球表面重力加速度．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

2004年1月25日，繼“勇氣”號之后，“機遇”號火星探測器再次成功登陸火星．在人類成功登陸火星之前，人類為了探測距離地球大約3.0×105km的月球，也發(fā)射了一種類似四輪小車的月球探測器．它能夠在自動導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下行走，且每隔10s向地球發(fā)射一次信號．探測器上還裝著兩個相同的減速器（其中一個是備用的），這種減速器可提供的最大加速度為5m/s2．某次探測器的自動導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速前進而不再能自動避開障礙物．此時地球上的科學(xué)家必須對探測器進行人工遙控操作．下表為控制中心的顯示屏的數(shù)據(jù)：（信號傳送速度等于光速：C=3.0×105km/S）已知控制中心的信號發(fā)射與接收設(shè)備工作速度極快．科學(xué)家每次分析數(shù)據(jù)并輸入命令最少需要3s．問：

（1）探測器勻速運動時速度多大？
（2）經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，你認為減速器是否執(zhí)行了減速命令？
（3）假如你是控制中心的工作人員，應(yīng)采取怎樣的措施？加速度需滿足什么條件？請說明．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（15分）2004年1月25日，繼“勇氣”號之后，“機遇”號火星探測器再次成功登陸火星。在人類成功登陸火星之前，人類為了探測距離地球大約3.0×105km的月球，也發(fā)射了一種類似四輪小車的月球探測器。它能夠在自動導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下行走，且每隔10s向地球發(fā)射一次信號。探測器上還裝著兩個相同的減速器（其中一個是備用的），這種減速器可提供的最大加速度為5m/s2。某次探測器的自動導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速前進而不再能自動避開障礙物。此時地球上的科學(xué)家必須對探測器進行人工遙控操作。下表為控制中心的顯示屏的數(shù)據(jù)：

已知控制中心的信號發(fā)射與接收設(shè)備工作速度極快�？茖W(xué)家每次分析數(shù)據(jù)并輸入命令最少需要3s。問：

（1）經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，你認為減速器是否執(zhí)行了減速命令？

（2）假如你是控制中心的工作人員，應(yīng)采取怎樣的措施？加速度需滿足什么條件？請計算說明。

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科目：高中物理 來源： 題型：

2004年1月25日，繼“勇氣”號之后，“機遇”號火星探測器再次成功登陸火星．在人類成功登陸火星之前，人類為了探測距離地球大約3.O×105km的月球，也發(fā)射了一種類似四輪小車的月球探測器．它能夠在自動導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下行走，且每隔10 s向地球發(fā)射一次信號．探測器上還裝著兩個相同的減速器(其中一個是備用的)，這種減速器可提供的最大加速度為5 m／s2．某次探測器的自動導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速前進而不再能自動避開障礙物．此時地球上的科學(xué)家必須對探測器進行人工遙控操作．下表為控制中心的顯示屏的數(shù)據(jù)：

收到信號時間

與前方障礙物距離(單位：m)

9：1020

52

9：1030

32

發(fā)射信號時間

給減速器設(shè)定的加速度(單位：m／s2)

9：1033

2

收到信號時間

與前方障礙物距離(單位：m)

9：1040

12

已知控制中心的信號發(fā)射與接收設(shè)備工作速度極快．科學(xué)家每次分析數(shù)據(jù)并輸入命令最少需要3 s．問：

 (1)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，你認為減速器是否執(zhí)行了減速命令？

(2)假如你是控制中心的工作人員，應(yīng)采取怎樣的措施?加速度需滿足什么條件?請計算說明．

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年安徽省宿州市泗縣二中高一下學(xué)期周考（四）物理試卷（帶解析） 題型：計算題

已知火星的一個第一宇宙速度大小為v，萬有引力常數(shù)為G，火星可視為半徑為R的均勻球體，不計火星大氣阻力與自轉(zhuǎn)影響。在“勇氣號”火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次從高度為h、速度大小為v0水平拋出，求：
（1）火星的質(zhì)量M
（2）火星表面的重力加速度大小g
（3）探測器第一次著地時速度大小

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科目：高中物理 來源：2015屆安徽省宿州市高一下學(xué)期周考（四）物理試卷（解析版） 題型：計算題

已知火星的一個第一宇宙速度大小為v，萬有引力常數(shù)為G，火星可視為半徑為R的均勻球體，不計火星大氣阻力與自轉(zhuǎn)影響。在“勇氣號”火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次從高度為h、速度大小為v0水平拋出，求：

（1）火星的質(zhì)量M

（2）火星表面的重力加速度大小g

（3）探測器第一次著地時速度大小

 

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