Question

14．我國志愿者王躍曾與俄羅斯志愿者一起進行“火星500”的模擬實驗活動．假設(shè)王躍登陸火星后，測得火星的半徑是地球半徑的$\frac{1}{2}$，質(zhì)量是地球質(zhì)量的$\frac{1}{9}$．已知地球表面的重力加速度是g，地球的半徑為R，王躍在地球表面能豎直向上跳起的最大高度為h，忽略自轉(zhuǎn)的影響．下列說法正確的是（　�。�

• A． 火星的密度為$\frac{2g}{3πGR}$
• B． 火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度相等
• C． 火星表面的重力加速度為$\frac{4g}{9}$
• D． 王躍在火星表面能豎直向上跳起的最大高度為$\frac{9h}{4}$

Answer 1

分析 AC、根據(jù)萬有引力等于重力，得出重力加速度的表達式，再根據(jù)萬有引力等于重力求出質(zhì)量表達式，最后由密度定義可得火星密度；
B、根據(jù)萬有引力提供向心力求出第一宇宙速度的關(guān)系；
D、由重力加速度可得出上升高度的關(guān)系．

解答 解：AC、由G$\frac{mM}{R^2}$=mg，得到：g=$\frac{GM}{R^2}$，已知火星半徑是地球半徑的$\frac{1}{2}$，質(zhì)量是地球質(zhì)量的$\frac{1}{9}$，則火星表面的重力加速度是地球表重力加速度的$\frac{4}{9}$，即為$\frac{4}{9}$g；
設(shè)火星質(zhì)量為M′，由萬有引力等于中可得：G$\frac{M′m}{R{′}^{2}}$=mg′，解得：M′=$\frac{{g′R{′^2}}}{G}$，密度為：ρ=$\frac{M}{V}$=$\frac{2g}{3πGR}$．故A正確，C正確；
B、由G$\frac{mM}{R^2}$=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，得到v=$\sqrt{\frac{GM}{R}}$，火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的$\frac{\sqrt{2}}{3}$倍．故B錯誤；
D、王躍以v₀在地球起跳時，根據(jù)豎直上拋的運動規(guī)律得出可跳的最大高度是：h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$，由于火星表面的重力加速度是$\frac{4}{9}$g，王躍以相同的初速度在火星上起跳時，可跳的最大高度h′=$\frac{9}{4}$h，故D正確．
故選：ACD．

點評 通過物理規(guī)律把進行比較的物理量表示出來，再通過已知的物理量關(guān)系求出問題是選擇題中常見的方法．把星球表面的物體運動和天體運動結(jié)合起來是考試中常見的問題．