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题目
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中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测,宇航员在月球上着陆后,自高h处以初速度v0水平抛出一小球,测出水平射程为L(这时月球表面可以看作是平坦的),已知月球半径为R,万有引力常量为G,求:
(1)月球表面处的重力加速度及月球的质量M
(2)如果要在月球上发射一颗绕月球运行的卫星,所需的最小发射速度为多大?
(3)当着陆器绕距月球表面高H的轨道上运动时,着陆器环绕月球运动的周期是多少?
答案
(1)由平抛运动得





h=
1
2
gt2
L=v0•t
g=
2h
v20
2

着陆器在月球表面有:G
Mm
R2
=mg
M=
2hv0R2
GL2

故月球表面处的重力加速度g=
2h
v20
2
,月球的质量M=
2hv0R2
GL2

(2)着陆器绕月球表面运行有:
G
Mm
R2
=m
v2
R
GM=gR2
v=


gR
=


2h
v20
R
L2
=
v0
L


2hR

故最小的发射速度为
v0
L


2hR

(3)由牛顿第二定律有:G
Mm
(R+H)
=m(R+H)
4π2
T2

而GM=gR2
T=


4π2L2(R+H)3
2hR2v02

故着陆器环绕月球运动的周期为T=


4π2L2(R+H)3
2hR2v02
核心考点
试题【中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测,宇航员在月球上着陆后,自高h处以初速度v0水平抛出一小球,测出水平射程为L(这时月球表面可以看作是】;主要考察你对平抛运动的运动规律等知识点的理解。[详细]
举一反三
如图所示,水平固定的半球形容器,其球心为O点,最低点为B,A点在左侧内壁上,C点在右侧内壁上,从容器的左侧边缘正对球心以初速度v0平抛一个小球,抛出点与O、A、B、C四点在同一竖直平面内,不计空气阻力,则(  )
A.v0大小适当时,小球可以垂直击中A点
B.v0大小适当时,小球可以垂直击中B点
C.v0大小适当时,小球可以垂直击中C点
D.小球不能垂直击中容器内任何一个位置

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如图所示,在距水平地面高为H的上空有一架飞机在进行投弹训练,飞机沿水平方向作匀加速直线运动.当飞机飞经观察点B点正上方A点时落下第一颗炸弹,当炸弹落在观察点B正前方L处的C点时,飞机落下第二颗炸弹,它最终落在距观察点B正前方3L处的D点(空气阻力不计,重力加速度为g).求:
(1)飞机第一次投弹的速度大小;
(2)两次投弹时间间隔内飞机飞行的距离;
(3)飞机水平飞行的加速度大小.
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如图所示,已知倾角为θ=45°、高为h的斜面固定在水平地面上.一小球从高为H(h<H<
5
4
h)处自由下落,
与斜面做无能量损失的碰撞后水平抛出.小球自由下落的落点距斜面左侧的水平距离x满足一定条件时,小球能直接落到水平地面上.
(1)求小球落到地面上的速度大小;
(2)求要使小球做平抛运动后能直接落到水平地面上,x应满足的条件;
(3)在满足(2)的条件下,求小球运动的最长时间.
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一辆以速度v向前行驶的火车中,有一旅客在车厢旁把一石块自手中轻轻释放,下面关于石块运动的看法中正确的是(  )
A.石块释放后,火车仍作匀速直线运动,车上旅客认为石块作自由落体运动,路边的人认为石块作平抛运动
B.石块释放后,火车立即以加速度a作匀加速直线运动,车上的旅客认为石块向后下方作加速直线运动,加速度a′=


a2+g2
C.石块释放后,火车立即以加速度a作匀加速运动,车上旅客认为石块作后下方的曲线运动
D.石块释放后,不管火车作什么运动,路边的人认为石块作向前的平抛运动
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如图所示,小球以Vo正对倾角为θ的斜面水平抛出,若小球到达斜面的位移最小,则飞行时间t为(重力加速度为g)(  )
A.
2v0
gtanθ
B.
2v0tanθ
g
C.
v0
gtanθ
D.v0tanθ

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