Question

中國首個月球探測計劃“嫦娥工程”預(yù)計在2017年送機(jī)器人上月球，實(shí)地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準(zhǔn)備．設(shè)想我國宇航員隨“嫦娥”號登月飛船繞月球飛行，飛船上備有以下實(shí)驗(yàn)儀器：A．計時表一只，B．彈簧秤一把，C．已知質(zhì)量為m的鉤碼一個．在飛船貼近月球表面時可近似看成繞月球做勻速圓周運(yùn)動，宇航員測量出飛船在靠近月球表面的圓形軌道繞行N圈所用的時間為t．飛船的登月艙在月球上著陸后，遙控機(jī)器人利用所攜帶的儀器又進(jìn)行了第二次測量，利用上述兩次測量所得的物理量可出推導(dǎo)出月球的半徑和質(zhì)量．（已知萬有引力常量為G、不計月球的自轉(zhuǎn)），要求：

（1）機(jī)器人進(jìn)行第二次測量的內(nèi)容是什么？

（2）試推導(dǎo)用上述測量的物理量表示的月球半徑和質(zhì)量的表達(dá)式．

Answer 1

（1）機(jī)器人在月球上用彈簧秤豎直懸掛物體，靜止時讀出彈簧秤的讀數(shù)F，即為物體在月球上所受重力的大小

（2）

解析:

（1）機(jī)器人在月球上用彈簧秤豎直懸掛物體，靜止時讀出彈簧秤的讀數(shù)F，即為物體在月球上所受重力的大小               （2分）

（2）在月球上忽略月球的自轉(zhuǎn)可知

=F  ①                    （1分）

  ②                 ………（1分）

飛船在繞月球運(yùn)行時，因?yàn)槭强拷�月球表面，故近似認(rèn)為其軌道半徑為月球的半徑R，由萬有引力提供物體做圓周運(yùn)動的向心力可知

③     （1分）       又

        ④                           （1分）

由①、②、③、④式可知月球的半徑   ………（2分）

月球的質(zhì)量                  （2分）