Question

有一空間探測器圍繞一球狀行星作圓周運動．已知該行星的半徑r=1750km，探測器在靠近行星表面附近運行的周期為T=2h．
（1）估算該行星表面附近的重力加速度的值．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）經(jīng)探測發(fā)現(xiàn)，該行星表面無生命存在，在其表面上．卻覆蓋著一層厚厚的凍結(jié)的二氧化碳（干冰）．有人建議用化學(xué)方法把二氧化碳分解為碳和氧氣而在行星上面產(chǎn)生大氣．由予行星對大氣吸引力的作用，行星的表面將形成一定的大氣壓強．如果每1s分解可得10⁶kg氧氣，要使行星表面附近得到的大氣壓強為p=0.2atm，試估算至少需要多少時間才能完成？（已知球面積的計算公式S=4πr²，球體積的計算公式；大氣層的厚度與行星的半徑相比很小；行星表面的溫度較低，在此種情況下，二氧化碳的蒸發(fā)可以忽略不計；結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】分析：（1）空間探測器圍繞一球狀行星作圓周運動，根據(jù)重力提供向心力列式求解；
（2）根據(jù)P=求解大氣的質(zhì)量．
解答：解：（1）設(shè)探測器的質(zhì)量為m，行星表面的重力加速度為g，有：
mg=m（）²r
即g=（）²r
代入數(shù)據(jù)得：g≈1.3m/s²；
（2）該行星表面大氣（氧氣）的壓力F可以近似表示為：
F=PS
其中  F=mg
S=4πr²
則大氣（氧氣）的質(zhì)量m可以近似表示為：m=
代入數(shù)據(jù)得：m=5.9×10¹⁷kg
由于1s分解可得10⁶kg的氧氣，則需要的時間為：t=5.9×10¹¹s≈1.9×10⁴年；
答：（1）該行星表面附近的重力加速度的值約為1.3m/s²．
（2）至少需要1.9×10⁴年的時間才能完成．
點評：本題關(guān)鍵根據(jù)重力提供向心力列式求解重力加速度，第二問根據(jù)P=求解大氣的重力G，較難．