紫金山天文台将1965年9月20日发现的2752号小行星命名为吴健雄星,其直径2R=32km.如该小行星的密度和地球的密度相同,则对该小行星而言,第一宇宙速度为多少(已知地球半径R0=6400km,地球的第一宇宙速度v1=8km/s)?

问题描述:

紫金山天文台将1965年9月20日发现的2752号小行星命名为吴健雄星,其直径2R=32km.如该小行星的密度和地球的密度相同,则对该小行星而言,第一宇宙速度为多少(已知地球半径R0=6400km,地球的第一宇宙速度v1=8km/s)?

设小行星的第一宇宙速度为V2,质量为M,地球质量为M0
则有G

Mm
R2
=m
V22
R

解得:V2=
GM
R

而地球的第一宇宙速度V1=
GM0
R0

M=ρ
4
3
πR3,M0=
4
3
ρπR03
V2
V1
=
MR0
M0R
=
R
R0

V2=
RV1
R0
=
16
6.4×103
×8000
m/s=20m/s;
该小行星的第一宇宙速度为20m/s
答案解析:因题目中是将吴健雄星与地球相比较,故应根据万有引力定律分别对地球和吴健雄星列出方程,通过作比得出小行星的第一宇宙速度.
考试点:万有引力定律及其应用;第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度.

知识点:本题要掌握第一宇宙速度的定义,正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式;同时注意认真审题,如题目中吴健雄星的半径为16km,而有些同学直接代入了32km.