“嫦娥二号”卫星是在绕月极地轨道上运动的,加上月球的自转,卫星能探测到整个月球的表面.卫星CCD相机已对月球背面进行成像

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  • 解题思路:(1)卫星绕月做圆周运动时,由月球的万有引力提供向心力,知道距月球表面高为H,月球半径为RM,绕行的周期为TM,根据由牛顿第二定律可求出月球的质量.月球绕地球公转时,由地球的万有引力提供向心力,由月球公转的周期为TE,半径为R0.地球半径为RE,根据由牛顿第二定律可求出地球的质量.

    (2)根据几何知识求出卫星到地面最短距离,再求出时间.

    (1)由牛顿第二定律得:F向=man=m(

    T)2r

    万有引力定律公式为:F引=G

    Mm

    r2

    月球绕地公转时由万有引力提供向心力,故有:G

    M月M地

    R20=M月(

    TE)2R0…①

    同理,探月卫星绕月运动时有:G

    M月M卫

    (RM+H)2=M卫(

    TM)2(RM+H)…②

    由①②两式联立解得:

    M月

    M地=(

    TE

    TM)2×(

    RM+H

    R0)3

    (2)设探月极地轨道上卫星到地心的距离为L0,则卫星到地面的最短距离为L0-RE,由几何知识得:

    L20=

    R20+(RM+H)2

    故将照片发回地面的时间为:t=

    L0−RE

    C=

    R20+(RM+H)2−RE

    C

    答:(1)若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响,则月球与地球质量之比为(

    TE

    TM)2×(

    RM+H

    R0)3;

    (2)当绕月极地轨道的平面与月球绕地公转的轨道平面垂直,也与地心到月心的连线垂直.此时探月卫星向地球发送所拍摄的照片,此照片由探月卫星传送到地球需要最少的时间为

    R20+(RM+H)2−RE

    C.

    点评:

    本题考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.

    考点点评: 本题是计算天体质量问题,利用万有引力与圆周运动知识的结合求解环绕天体的质量,是常用方法之一.

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