“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步.若在月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体,然后测量该平抛物体的水平位移为x.通过查阅资料知道月

问题描述:

“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步.若在月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体,然后测量该平抛物体的水平位移为x.通过查阅资料知道月球的半径为R,引力常量为G,若物体只受月球引力的作用,请你求出:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的质量M;
(3)环绕月球表面的宇宙飞船的速率v.

(1)根据x=v0t得,平抛运动的时间为:t=

x
v0

根据h=
1
2
gt2
得月球表面的重力加速度为:g=
2h
t2
=
2hv02
x2

(2)根据万有引力等于重力得:G
Mm
R2
=mg

解得月球的质量为:M=
gR2
G
=
2hv02R
Gx2

(3)根据万有引力提供向心力得:G
Mm
R2
=mg=m
v2
R

解得:v=
gR
=
v0
2hR
x

答:(1)月球表面的重力加速度g为
2hv02
x2

(2)月球的质量M为
2hv02R
Gx2

(3)环绕月球表面的宇宙飞船的速率为
v0
2hR
x