例1 我国成功发射探月卫星"嫦娥三号",该卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t,月球半径为R0,月球表面处重力加速度为g0.
(1)请推导出"嫦娥三号"卫星离月球表面高度的表达式;
(2)已知地球和月球的半径之比为=4,表面重力加速度之比为=6,试求地球和月球的密度之比.
答案 (1) -R0 (2)3∶2
解析 (1)由题意知,"嫦娥三号"卫星的周期为T=
设卫星离月球表面的高度为h,由万有引力提供向心力得:G=m(R0+h)()2
又:G=m′g0
联立解得:h= -R0
(2)设星球的密度为ρ,
由G=m′g得GM=gR2
ρ==
联立解得:ρ=
设地球、月球的密度分别为ρ0、ρ1,
则:=
将=4,=6代入上式,
解得ρ0∶ρ1=3∶2
例2 如图1所示,A是地球的同步卫星,另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地球表面的高度为h,已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心.