Question

我国分别于2007年10月24日和2010年10月1日成功发射“嫦娥一号”和“嫦娥二号”月球探测卫星，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步，在政治、经济、军事、科技乃至文化领域都具有非常重大的意义，同学们也对月球有了更多的关注。

（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径r₁；

（2）若将来我国的宇航员随登月飞船登陆月球后，宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部最低点静止一质量为m的小球（可视为质点）如图（12）所示,现给小球一瞬间水平速度V，小球刚好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r,月球的半径为R_O，万有引力常量为G，试求出月球的质量M_月。

Answer 1

⑴月球绕地球运转，万有引力定律提供向心力：

G  ①           （2分）

对地球表面物体m:    G    ②              （2分）

联立①②解得   ：r₁ =  ③                  （1分）

⑵设月球表面重力加速度为g₁,　小球在最高点的速度为v₁,由机械能守恒定律，小球在从最低点到最高点的过程中，有: ④（2分）

由题意，小球在最高点时，有：    ⑤           （1分）

联立解得：

  ⑥                                      （1分）

联立④⑤⑥解得：                           （1分）

解析:

略