一宇航员抵达一半径为R的星球表面后,用一根长为L的细绳一端拴住一个质量为m的小球,以另一端为圆心使它在竖直平面内做完整的圆周运动,测得小球通过最高点时小球的速度为v,绳的拉力为F.已知引力常量为G,试根据题中所提供的条件和测量结果,求出该星球的质量M.

问题描述:

一宇航员抵达一半径为R的星球表面后,用一根长为L的细绳一端拴住一个质量为m的小球,以另一端为圆心使它在竖直平面内做完整的圆周运动,测得小球通过最高点时小球的速度为v,绳的拉力为F.已知引力常量为G,试根据题中所提供的条件和测量结果,求出该星球的质量M.


答案解析:在竖直平面内做圆周运动,恰能过通圆周的最高点,意思是在最高点时物体受到的重力完全提供向心力,即满足重力等于向心力,据此列式可得星球表面的重力加速度g,又据星球两极表面重力等于万有引力,已知星球的表面加速度和星球半径,则可得星球的质量;
考试点:A:万有引力定律及其应用 B:向心力
知识点:解答本题需要掌握:(1)在星球两极,物体所受的重力等于物体受到星球的万有引力;
(2)在竖直平面内做圆周运动的特殊点(最高点或最低点)物体所需向心力来源问题;