Question

尋找地外文明與地球外的生存環境一直是科學家們不斷努力的目標。如圖所示是我國的“探月工程”向月球發射一顆繞月探測衛星“嫦娥一號”過程簡圖．月球探測計劃“嫦娥工程”預計在2017年送機器人上月球，實地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準備．現設想你是宇航員隨“嫦娥”號登月飛船繞月球飛行，飛船上備有以下實驗儀器：A．計時表一只，B．彈簧秤一把，C．已知質量為m的物體一個，D．天平一臺(附砝碼一盒)．在飛船貼近月球表面時可近似看成繞月球做勻速圓周運動，你已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．為了能測算出月球的半徑和質量，飛船的登月艙在月球上著陸后，你遙控機器人利用所攜帶的儀器又進行了第二次測量．（已知萬有引力常量為G），求：

（1）說明你給機器人發的指令,如何讓它進行第二次測量的？

（2）試推導用上述測量的物理量表示的月球半徑和質量的表達式．

 (3)若已知，則可以推知近月衛星的運行速度約為近地衛星運行速度的多少倍？

 

Answer 1

【答案】

（1）見解析（2）(3)

【解析】（1）機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可知   -----------（1分） 

    ------------- （1分）

飛船靠近月球表面繞月球運行時，可知

 

 又   ------------------（1分）

可知月球的半徑       ----------------（1分）

月球的質量         ---------------  （1分）

（3）   -----------------（1分）

 

  ----------（1分）