EJU 2023 年第 2 回 物理 第 6 题

考点
万有引力与天体运动
领域
力学
难度
简单
标准答案
③

解析摘要

标准解析

用月球轨道建立周期比例

月球和人造卫星都绕同一中心天体——地球——做近似圆周运动,因此可消去未知的地球质量,不必代入万有引力常量。

  1. 由引力提供向心力

    对质量为 mm、轨道半径为 rr 的卫星,有

    GMmr2=m4π2rT2\frac{GMm}{r^2}=m\frac{4\pi^2r}{T^2}

    。

    约去 mm 并整理,得到

    T2=4π2GMr3,T∝r3/2T^2=\frac{4\pi^2}{GM}r^3,\qquad T\propto r^{3/2}

    。

    这里两者的中心天体相同,故 GMGM 相同,可以直接比较。

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