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    图示是我国的“探月工程”向月球发射一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”过程简图．月球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年送机器人上月球，实地采样送回地球，为载人登月及月球基地选址做准备．设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船绕月球飞行，飞船上备有以下实验仪器：
    A．计时表一只，B．弹簧秤一把，C．已知质量为m的物体一个，D．天平一只（附砝码一盒）．
    在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动，宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行N圈所用的时间为t．飞船的登月舱在月球上着陆后，遥控机器人利用所携带的仪器又进行了第二次测量，利用上述两次测量的物理量可出推导出月球的半径和质量．（已知万有引力常量为G），要求：
    （1）说明机器人是如何进行第二次测量的？
    （2）试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式．
    （3）若已知R月=R地，g月=g地，则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍？

    【答案】分析：（1）机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体，静止时读出弹簧秤的读数F，即为物体在月球上所受重力的大小．
    （2）静止时读出弹簧秤的读数F，求出月球表面重力加速度．不考虑月球的自转影响，根据重力近似等于月球的万有引力，列方程得出月球表面重力加速度与月球半径的关系式，再飞船在绕月球运行时，由万有引力提供飞船做圆周运动的向心力列方程，得到月球质量与月球半径、飞船周期的关系式，再联立求解月球半径和质量的表达式．
    （3）根据万有引力提供向心力，得到近月卫星和近地卫星速度的表达式，再求出两速度之比．
    解答：解：（1）机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体，静止时读出弹簧秤的读数F，即为物体在月球上所受重力的大小．
        （2）在月球上忽略月球的自转可知  mg月=F  ①②
    飞船在绕月球运行时，因为是靠近月球表面，故近似认为其轨道半径为月球的半径R，由万有引力提供飞船做圆周运动的向心力可知③又 ④
    由①．②．③．④式可知月球的半径 ，
    月球的质量  ．
        （3）设近月卫星和近地卫星的速度分别为v月、v地．
    由得
    则．
    答：（1）机器人是这样进行第二次测量的：机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体，静止时读出弹簧秤的读数F，即为物体在月球上所受重力的大小．
       （2）月球半径的表达式R=，质量表达式量．
       （3）近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的倍．
    点评：登月飞船绕月球旋转与人造卫星绕地球运行相似，要建立物理模型：飞船绕月做匀速圆周运动，由月球的万有引力提供飞船的向心力．
    练习册系列答案
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    （1）说明机器人是如何进行第二次测量的？
    （2）试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式．
    （3）若已知R月=
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    R地，g月=
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    （08年南京市一模）（11分）图示是我国的“探月工程”向月球发射一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”过程简图．“嫦娥一号”进入月球轨道后，在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动．

    （1）若已知月球半径为R月，月球表面的重力加速度为g月，则“嫦娥一号”环绕月球运行的周期为多少？

    （2）若已知R月= R地，g月= g地，则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍？

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    图示是我国的“探月工程”向月球发射一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”过程简图．“嫦娥一号”进入月球轨道后，在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动．

    1.若已知月球半径为R月，月球表面的重力加速度为g月，则“嫦娥一号”环绕月球运行的周期为多少？

    2.若已知R月=R地，g月=g地，则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍？

     

     

     

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年度江苏省泰州市高三复习研讨会交流物理卷 题型：计算题

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    【小题1】若已知月球半径为R月，月球表面的重力加速度为g月，则“嫦娥一号”环绕月球运行的周期为多少？
    【小题2】若已知R月=R地，g月=g地，则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍？

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