宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时

宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时间t,小球落在星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L,若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点间的距离为L,已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R,引力常量为G,求该星球的质量M和密度

答案

天体的密度为


解析:

在其他星球表面上做平抛运动,与地球上的平抛运动具有相同的运动规律,所以运用相同的分析方法,要注意两处的重力加速度不同。此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重力加速度,再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度。[来源:学§科§网]

根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为

设初始平抛小球的初速度为v,则水平位移为x=vt。有 

当以2v的速度平抛小球时,水平位移为。所以有

在星球表面上物体的重力近似等于万有引力,有mg=G

联立以上三个方程解得

而天体的体积为,由密度公式得天体的密度为

本题属于万有引力与抛体运动的题目,应抓住关键切入点即抛体运动的加速度就是天体表面的重力加速度,而后根据抛体运动规律运动的合成与分解,分两个方向分别研究,同时要注意结合万有引力定律求出该天体表面的重力加速度。

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