- 万有引力与航天
- 共16469题
(10分)右图为某报纸的一篇科技报道,你能发现其中的科学性问题吗?请通过必要的计算加以说明。下面的数据在你需要时可选用。
引力常量G=6.7×10-11N·m2/kg2;地球表面重力加速度g=10m/s2;地球半径R=6.4×106m;地球自转周期T=8.6×104s;地球公转周期T'=3.2×107s。(π2=10;70~80的立方根约取4.2)
正确答案
地球同步卫星高度735公里的数据出错,
本报道中,地球同步卫星高度735公里的数据出错,以下的计算可以说明。-----2分
在地球同步轨道上,卫星受地球的万有引力提供卫星绕地球运转所需的向心力。设卫星的质量为m,离地面高度为h,有: -------------2分
在地球表面上,质量为的物体,受地球的万有引力等于物体的重力,有:
得
---------------------2分
由此可得 ---------------------2分
代入数据得(能说明差2个数量级即可)------2分
2007年10月24日,中国首颗探月卫星“嫦娥一号”从西昌卫星发射中心 发射升空,11月26日,中国第一幅月图完美亮相,中国首次月球探测工程取得圆满成功。我国将在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并返回地球,假设探月宇航员站在月球表面一斜坡上的M点,并沿水平方向以初速度v0抛出一个质量为m的小球,测得小球经时间t落到斜坡上另一点N,斜面的倾角为α,已知月球半径为R,月球的质量分布均匀,万有引力常量为G,求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)人造卫星绕月球做匀速圆周运动的最大速度;
(3)小球落在斜面上时的动能。
正确答案
解:(1)x=v0t,y=gt2/2,y/x=tanα
得g=2v0tanα/t
(2)由mg=mv2/R,得
(3)mgy=Ek-mv02/2,
(1)甲、乙两颗绕地球作匀速圆周运动人造卫星,其线速度大小之比为:1,则这两颗卫星的运转半径之比为______,运转周期之比为______.
(2)在光滑水平面上沿x轴正方向作直线运动的物体A质量为m1,速度为v1=2m/s;另一个物体B质量为m2,以v2=4m/s的速率沿x轴负方向迎面向A运动,若两物体相碰后粘在一起并且恰好停止运动,则m1:m2=______;若两物体相碰后粘在一起并以v'=1m/s的速度沿x轴正方向运动,则m1:m2=______.
正确答案
(1)根据万有引力提供向心力,F万=F向.
G=m
=m
r
所以:v=
T=2π
故:=
=
=(
)32=
故答案为:1:2,1:2.
(2)以A、B组成的系统为研究对象,
①若两物体相碰后粘在一起并且恰好停止运动
由水平方向上动量守恒得
m1v1=m2v2
所以=
=
=
②若两物体相碰后粘在一起并以v'=1m/s的速度沿x轴正方向运动
由水平方向上动量守恒得
m1v1-m2v2=(m1+m2)v′
所以2m1-4m2=m1+m2
m1=5m2
=
故答案为:2:1,5:1.
在半径为R=1.6×106m某星球上,宇航员在离地面1m高处,以3m/s的初速度斜抛一个物体,物体落地时速度大小为5m/s。不计空气阻力和星球自转,求:
(1)求该星球表面的重力加速度;
(2)若宇航员乘坐的宇宙飞船在离该星球表面高度为H=3R处绕该星球做匀速圆周运动,求飞船的速率。
正确答案
(1)8m/s2
(2)
A.若两颗人造卫星A和B绕地球做匀速圆周运动,角速度之比为8:1,则A和B两颗卫星的轨道半径之比为______,运动的速率之比为______.
B.质量为m1=5kg的小球在光滑水平面上以v1=3m/s的速度向右撞击静止的木块,撞击后小球和木块一起以v2=1m/s的速度向右运动,以小球的运动方向为正方向,则小球动量的改变量为______kg•m/s,木块的质量为______kg.
正确答案
A、根据卫星的速度公式v=得,角速度为ω=
=
,地球的质量M一定,则得A和B两颗卫星的轨道半径之比为 rA:rB=
:
=1:4,速率之比这vA:vB=2:1
B、取向右方向为正方向,则小球的初动量P=m1v1=5×3kg•m/s=15kgm/s,末动量P′=m1v2=5×1kg•m/s=5kgm/s,故小球动量的改变量为△P=P′-P=-10kgm/s.
由m1v1=(m1+m2)v2,代入解得,m2=10kg.
故答案为:A、1:4,2:1;B、-10,10
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