- 万有引力与航天
- 共16469题
若已知某一星球的半径为地球半径的一半,质量为地球质量的1/8,地球表面的第一宇宙速度约为8km/s
(1)试求该星球表面的第一宇宙速度约是多少?
(2)已知一物体在地球上的重量100N,求这个物体在该星球上的重量是多少?
正确答案
解:(1)根据,
得:
所以:
V星=v地=0.5×8=4km/s
(2)根据G=mg得:g=
,
因为火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的,
则火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为1:2.
物体在地球上的质量为100N,则在火星上重量为50N.
答:(1)该星球表面的第一宇宙速度约是4km/s.
(2)已知一物体在地球上的重量100N,这个物体在火星上的重量是50N.
解析
解:(1)根据,
得:
所以:
V星=v地=0.5×8=4km/s
(2)根据G=mg得:g=
,
因为火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的,
则火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为1:2.
物体在地球上的质量为100N,则在火星上重量为50N.
答:(1)该星球表面的第一宇宙速度约是4km/s.
(2)已知一物体在地球上的重量100N,这个物体在火星上的重量是50N.
下列有关天体运动的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、第一宇宙速度是卫星紧贴地球表面时运动的速度,
所以紧贴地球表面运动的卫星的运行速度等于其发射速度.
根据万有引力等于向心力
G=m
可得卫星运行的线速度
v=
故轨道半径越大,运行速度越小.
故第一宇宙速度是最大的运行速度.
由于卫星的轨道半径越大,卫星的机械能越大,故轨道半径越大,发射速度越大,故第一宇宙速度是最小的发射速度.
故A正确.
B、同步卫星所受万有引力完全提供向心力,且其运动周期等于地球的自转周期,
故有G
故r=
同步卫星的周期固定,所以轨道半径固定.
故B错误.
C、在宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,宇航员所受万有引力完全提供向心力,故宇航员对宇宙飞船的地板的压力为0,故宇航员处于完全失重状态,
但失重不是不受重力而是重力提供了向心加速度.
故C错误.
D、根据A的分析可知后面的卫星要想追上前面的卫星,不能加速,因为加速后所需向心力增大,卫星做离心运动.
根据B的分析可知后面的卫星加速后周期变的更大,线速度更小,和目标卫星之间的距离变的更大,更难以追上,
所以要想追上前面的卫星后面的卫星应该减速后变速到低轨道上,加速度变大,追上后前星后后星再加速才能实现追上(对接).
故D错误.
故选A.
地球的第一宇宙速度约为8km/s,某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,则该行星的第一宇宙速度约为( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,
=m
v=,R为地球半径.
行星上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比:=
=2
所以该行星的第一宇宙速度约为16km/s.
故选C.
(2015秋•徐州期末)地球表面的第一宇宙速度大小是( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度是圆形近地轨道的环绕速度,根据重力等于向心力有:
mg=m
解得:v==
m/s=7900m/s=7.9km/s;
故选:B.
关于地球的第一宇宙速度,下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:根据G=m
可得人造卫星的速度v=
即轨道半径r越大卫星运行的速度v越小.而第一宇宙速度是人造卫星贴近地球表面运行时的速度,故第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度,故A错误,B正确
卫星的轨道半径越大卫星具有的能量越大,所以发射速度越大,所以第一宇宙速度是发射人造卫星最小的速度.故C确.
根据mg=m 可知v=
=7.9km/s,故第一宇宙速度为7.9km/m,而11.2km/s是第二宇宙速度,故D正确.
本题选错误的,故选A
1970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功,开创了我国航天事业的新纪元.“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道,其近地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km,则( )
正确答案
解析
解:A、第一宇宙速度7.9km/s,是发射卫星的最小速度,是卫星绕地球做圆周运动的最大速度,
在N点做向心运动,则其速度应小于7.9Km/s,故A正确,
B、如果卫星在M点做圆周运动,那么速度小于7.9km/s,
现在卫星在M点做离心运动,速度可能大于7.9km/s,也有可能小于7.9km/s,故B错误;
C、根据万有引力等于向心力得:
=ma
a=
所以卫星在M点的加速度大于N点的加速度,故C正确;
D、卫星在N点做向心运动,若再适当加速则可进入过N点的圆轨道运行,故D正确;
故选:ACD.
宇航员在某一星球表面,将一小球自距星球表面h高处,沿水平方向抛出,经过时间t小球落到星球表面,已知该星球半径为R,万有引力常数为G,h远小于R,求:
(1)该星球的质量M;
(2)该星球的第一宇宙速度v.
正确答案
解:(1)小球在星球表面做平抛运动
小球在竖直方向自由落体运动,有:h=gt2;
有小球在星球表面的重力加速度为:g=
在星球表面重力与万有引力相等有:
mg=G
所以星球的质量为:M==
(2)卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力为:
G=m
得该星球的第一宇宙速度为:v==
答:(1)该星球的质量;
(2)该星球的第一宇宙速度.
解析
解:(1)小球在星球表面做平抛运动
小球在竖直方向自由落体运动,有:h=gt2;
有小球在星球表面的重力加速度为:g=
在星球表面重力与万有引力相等有:
mg=G
所以星球的质量为:M==
(2)卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力为:
G=m
得该星球的第一宇宙速度为:v==
答:(1)该星球的质量;
(2)该星球的第一宇宙速度.
关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、第一宇宙速度是人造地球卫星紧贴地球表面做圆周运动的速度.
根据:G=m
;
得:v=,故轨道半径越大,运行速度越小.
故第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度.故A错误,B正确.
C、D、根据G=m
r,及同步卫星的轨道半径远大于地球半径.
由v=,可知,同步卫星绕地球飞行的速度小于第一宇宙速度.故CD错误.
故选:B.
第一宇宙速度是7.9km/s,它是人造地球卫星______发射速度(选填“最大”或“最小”)
正确答案
最小
解析
解:根据万有引力提供向心力可对绕地球表面圆周运动的卫星m,
列牛顿第二定律:有G=m
=mg,
解得:v==7.9km/s
第一宇宙速度是人造卫星在地球表面做圆周运动的最大运行速度,同时也是最小发射速度,
故答案为:最小.
1970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,由“长征一号”运载火箭一次发射成功.从那以后,我国又多次发射了很多不同用途的人造卫星,这些卫星有的绕地球做圆周运动,有的绕地球做椭圆轨道运动.对其中做圆周运动的人造卫星,运动速度的大小可能是( )
正确答案
解析
解:地球的第一宇宙速度为7.9km/s,是贴着星球表面做匀速圆周运动的线速度,
根据v= 知,该速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度.所以绕地球做圆周运动的人造卫星的速度不可能为7.9km/s,只有可能小于或等于7.9km/s,故A正确,BCD错误.
故选:A.
已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,那么地球质量是月球质量的______倍,地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的______倍.
正确答案
96
2
解析
解:根据星球表面物体万有引力等于重力列出等式:
=mg
M=
已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,
所以地球质量是月球质量的96倍.
第一宇宙速度是近表面运行速度,根据万有引力提供向心力得:v=
根据星球表面物体万有引力等于重力列出等式:
=mg
解得:v=,
已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,
所以地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的2倍,
故答案为:96,2.
若取地球的第一宇宙速度为8km/s,某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球的半径的1.5倍,求:
(1)该行星的第一宇宙速度.
(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比.
正确答案
解:(1)设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:
解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=
分别代入地球和某星球的各物理量
得:v地球=
v星球=
解得:v星球=2v地球=16km/s
(2)在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,得
同理该星球表面的重力加速度为
所以
答:(1)该行星的第一宇宙速度为16km/s.
(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为8:3.
解析
解:(1)设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:
解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=
分别代入地球和某星球的各物理量
得:v地球=
v星球=
解得:v星球=2v地球=16km/s
(2)在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,得
同理该星球表面的重力加速度为
所以
答:(1)该行星的第一宇宙速度为16km/s.
(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为8:3.
2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器(“玉兔号”月球车)成功分离,登陆月球后玉兔号月球车将开展3个月巡视勘察.一同学设计实验来测定月球的第一宇宙速度:设想通过月球车上的装置在距离月球表面h高处平抛一个物体,抛出的初速度为vo,测量出水平射程L,已知月球的半径为R,月球的第一宇宙速度为( )
正确答案
解析
解;根据平抛运动的规律知:
L=v0t
h=
解得月球表面的重力加速度为:g′==
根据G=mg′=m
联立解得:v=;
故选:B.
航天员乘坐宇宙飞船探测某行星,飞临该行星后绕行星圆周运动测得行星的密度为ρ.然后降落在该行星表面,在一定高度以初速度v平抛一物体,物体落在行星表面的时间为t,而航天员测得从平抛始点到落点的位移为L.已知万有引力常量为G,该行星表面没有大气,请你根据以上信息计算该行星的第一宇宙速度v1.
正确答案
解:根据平抛运动,水平方向做匀速直线运动,而竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,
根据运动学公式,结合牛顿第二定律与几何关系,则有:;
由万有引力等于重力,则有:;
且M=ρV=;
再根据该行星的第一宇宙速度v1=;
以上综合,解得:v1==
;
答:该行星的第一宇宙速度=.
解析
解:根据平抛运动,水平方向做匀速直线运动,而竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,
根据运动学公式,结合牛顿第二定律与几何关系,则有:;
由万有引力等于重力,则有:;
且M=ρV=;
再根据该行星的第一宇宙速度v1=;
以上综合,解得:v1==
;
答:该行星的第一宇宙速度=.
关于地球的第一宇宙速度,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度为:v=,轨道半径越大,速度越小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,故A正确;
B、第一宇宙速度又称为环绕速度,是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动的速度,故B正确;
C、在地面附近发射飞行器,如果速度等于7.9km/s,飞行器恰好做匀速圆周运动,如果速度小于7.9km/s,就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力,做近心运动而落地,所以发射速度不能小于7.9km/s;故C错误;
D、如果速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆,所以7.9km/s不是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度,故D错误.
故选:AB
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