- 万有引力与航天
- 共16469题
2012年8月6日,美国“好奇”号火星车着陆火星表面成功,并迅速发回清晰的火星表面陨坑图象.假设“好奇”号着陆前在近火星点800千米、远火星点80000千米的椭圆轨道上履行火星探测使命.已知地球质量与火星质量之比为9:1,地球半径与火星半径之比为2:1,地球半径为6400km,地球表面重力加速度取10m/s2.由以上信息作出的下列推断中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力等于重力列出重力加速度得
=mg
g=
已知地球质量与火星质量之比为9:1,地球半径与火星半径之比为2:1,
解得:g地=g火
所以火星表面的重力加速度小于地球的表面重力加速度,故A错误,B正确
C、“好奇”若要在目标轨道的近火点变为绕火星的圆轨道,需要减速做近心运动.故C正确
D、第一宇宙速度是卫星发射的最小速度,也是最大的绕地球做圆轨道的线速度.
根据第一宇宙速度表达式v=得地球第一宇宙速度大于火星第一宇宙速度,故D正确
故选BCD.
第二宇宙速度又叫做逃逸速度.太阳的半径为R,太阳的逃逸速度为,其中c为光在真空中传播的速度.质量为m的物体与太阳中心的距离为r时,引力势能可表示为Ep=-G
,其中G为引力常量,M为太阳的质量.假定太阳在燃料耗尽而“死亡”后,强大的引力使之收缩成半径为r的黑洞,以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸,甚至光也不能逃逸.则
应大于( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度为v1=,
由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=,
太阳的半径为R,太阳的逃逸速度为=
,
假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞,且认为质量不变,v2=>c,
解得:>2.5×105,
故选:C.
(2016•大连模拟)地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,角速度为ω,某卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r1,向心力加速度为a1,角速度为ω1.已知万有引力常量为G,地球半径为R.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、赤道上物体靠万有引力和支持力的合力提供向心力,根据题目条件无法求出向心加速度之比,故A错误.
B、由A选项分析可知,因向心加速度之比无法,则角速度也无法确定,故B错误.
C、根据G=m
得,地球的第一宇宙速度v=
=
,故C错误.
D、根据G=ma1得,地球的质量M=
,那么其平均密度ρ=
.故D正确.
故选:D.
如图所示,在绕地球做匀速圆周运动的国际空间站里,一宇航员手拿一个小球站在朝向地球一侧的“地面”上.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、7.9km/s是第一宇宙速度,是贴着地球表面做匀速圆周运动的速度,根据轨道半径越大,线速度越小,宇航员相对于地球的速度小于7.9km/s.故A错误.
B、宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球受地球的万有引力提供向心力,做圆周运动.故B错误.
C、根据引力定律公式,F==mg,可知:宇航员所受地球引力小于他在地球表面上所受重力大小.故C错误.
D、宇航员处于完全失重状态,所以对“地面”的压力等于零.故D正确.
故选:D.
宇航员在地球表面以一定初速度竖直向上抛出一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.(取地球表面重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计)
(1)求该星球表面附近的重力加速度g‘;
(2)求该星球的第一宇宙速度;
(3)已知该星球的半径与地球半径之比为R星:R地=1:4,求该星球的密度与地球密度之比ρ星:ρ地.
正确答案
解:(1)小球竖直上抛运动的时间:
在地球上有:t=,星球上有:5t=
得:
g=2m/s2
(2)根据 在地球上:
在该星球上有:
由于R星:R地=1:4,
而且v=7.9km/s
联立解得:v′=1.77km/s
(3)由地球与星球表面的物体所受万有引力等于重力,即:
故
而由M=πR3和M
πR′3知,
答:(1)该星球表面附近的重力加速度为2m/s2;
(2)该星球第一宇宙速度为1.77km/s
(3)该星球的密度与地球密度之比4:5
解析
解:(1)小球竖直上抛运动的时间:
在地球上有:t=,星球上有:5t=
得:
g=2m/s2
(2)根据 在地球上:
在该星球上有:
由于R星:R地=1:4,
而且v=7.9km/s
联立解得:v′=1.77km/s
(3)由地球与星球表面的物体所受万有引力等于重力,即:
故
而由M=πR3和M
πR′3知,
答:(1)该星球表面附近的重力加速度为2m/s2;
(2)该星球第一宇宙速度为1.77km/s
(3)该星球的密度与地球密度之比4:5
关于第一宇宙速度,下面说法正确的是( )
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=,由此可知轨道半径越小,速度越大,由于第一宇宙速度对应的轨道半径为近地轨道半径,半径最小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,也是近地圆形轨道上人造卫星的运行速度,故A错误,B正确,
C、第一宇宙速度小于第二宇宙速度,故C错误;
D、卫星在椭圆轨道上近地点需要做离心运动,所以卫星在椭圆轨道上运行时,近地点靠近地球表面,则近地点的速度大于第一宇宙速度,故D错误;
故选:B.
关于第一宇宙速度,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由万有引力提供向心力
得:v=,第一宇宙速度是从地球表面发射人造地球卫星的最小发射速度,是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度,也是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度,所以BD正确,AC错误;
故选:BD
天文台一观测员通过天文望远镜测得某行星的半径为R,同时还测得该行星表面附近有一颗卫星,其绕行周期为T,若引力常量为G,求:
(1)该行星的第一宇宙速度;
(2)该行星的平均密度.(已知球体体积公式为V=πR3)
正确答案
解:(1)根据题意,卫星为该行星的近地卫星,故其绕行星运转的线速度即为第一宇宙速度,即
υ=;
(2)由题意和万有引力定律可得:=mR(
)2
又=
=
联立以上两式解得:.
答:(1)该行星的第一宇宙速度为;
(2)该行星的平均密度为.
解析
解:(1)根据题意,卫星为该行星的近地卫星,故其绕行星运转的线速度即为第一宇宙速度,即
υ=;
(2)由题意和万有引力定律可得:=mR(
)2
又=
=
联立以上两式解得:.
答:(1)该行星的第一宇宙速度为;
(2)该行星的平均密度为.
物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度,第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=v1.已知某星球半径是地球半径R的
,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的
,不计其它星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为( )
正确答案
解析
解:设某星球的质量为M,半径为r,绕其飞行的卫星质量m,
由万有引力提供向心力得:=
解得:v1= ①
又因它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.
得:=m
②
v2=v1 ③
由①②③解得:v2=,故B正确,ACD错误;
故选:B.
已知某星球的质量是地球质量的81倍,半径是地球半径的9倍.在地球上发射一颗卫星,其第一宇宙速度为7.9km/s,则在某星球上发射一颗人造卫星,其发射速度最小是多少?
正确答案
解:设地球质量为M1,半径为R1;某星球的质量为M2,半径为R2
由万有引力定律得:
可得:
故地球和该星球第一宇宙速度之比为:
则在该星球上发射人造卫星速度至少为:v2=3v1=23.7km/s
答:在该星球上发射一颗人造卫星,其发射速度最小是23.7km/s.
解析
解:设地球质量为M1,半径为R1;某星球的质量为M2,半径为R2
由万有引力定律得:
可得:
故地球和该星球第一宇宙速度之比为:
则在该星球上发射人造卫星速度至少为:v2=3v1=23.7km/s
答:在该星球上发射一颗人造卫星,其发射速度最小是23.7km/s.
关于地球的第一宇宙速度,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、地球的第一宇宙速度是航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度.故A正确;
B、第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,大小是11.2km/s,第二宇宙速度又叫脱离速度,故B错误;
C、近地卫星做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力G=m
,得:
v=,所以第一宇宙速度跟地球的质量和半径有关,故CD错误;
故选:A.
关于人造地球卫星的第一宇宙速度,下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:根据=
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A正确.
根据mg=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C错误D正确.
本题是找出说法错误的答案,故选C.
关于地球上发射人造卫星的第一宇宙速度,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:ABC、由G=m
可知,人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度为v=
,所以轨道半径越小,速度越大,由于第一宇宙速度对应的轨道半径为近地轨道半径,半径最小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,也是近地圆形轨道上人造卫星的运行速度,故A错误,B正确,C正确;
D、它是人造地球卫星的最小发射速度,故D正确.
本题选不正确的,故选:A.
关于地球第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:由万有引力提供向心力G=m
,得:
,所以第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度,是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.故AD错误,BC正确.
故选:BC.
以下关于宇宙速度的说法中正确的是:( )
正确答案
解析
解:根据G=m
可得卫星的线速度v=
,故轨道半径越大卫星的运行速度越小,
而第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度,所以第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度,故A正确而B错误.
由于第二宇宙速度是地球的逃逸速度,即当卫星的速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道,故人造地球卫星运行时的速度一定小于第二宇宙速度,故C正确.
当物体的速度大于等于第三宇宙速度速度16.7km/m时物体将脱离太阳的束缚成为一颗人造地球恒星.故D错误.
故选AC.
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