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题型:填空题
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填空题

已知火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的,已知一物体在地球上的重量比在火星上的重量大50N,求这个物体的质量是多少kg?(g=10m/s2

正确答案

解析

解:设质量为m的物体在地球表面受到地球引力

F==mg               

质量为m的物体在火星表面受到火星的引力

F′==mg′

已知火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的

=

又因为mg-mg′=50,所以m=9kg        

答:这个物体的质量是9kg.

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题型:简答题
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简答题

己知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G;

(1)求地球的平均密度ρ;

(2)2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射“神舟Ⅱ号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接.假设“天宫二号”空间实验室进入预定轨道后绕地球做匀速圆周运动,运行的周期是T,结合题干中所给的己知量,求“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度h.

正确答案

解:(1)设地球的质量为M,对于在地面处质量为m的物体,有:   ①

又因为     ②

由①②两式解得

(2)设飞船的质量为m′,

,④

由①④两式解得h=

答:(1)地球的平均密度为

(2)“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度为

解析

解:(1)设地球的质量为M,对于在地面处质量为m的物体,有:   ①

又因为     ②

由①②两式解得

(2)设飞船的质量为m′,

,④

由①④两式解得h=

答:(1)地球的平均密度为

(2)“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度为

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题型:简答题
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简答题

12月2日凌晨,“嫦娥三号”探测器发射升空,并于14日21时11分成功落月.我国在2017年将有望实现无人探月工程中“绕、落、回”的三个探测阶段,为下一步载人探月奠定基础.设某次探月活动中,质量为m的登月器与返回舱连接在一起,随返回舱绕月球做半径为3R(R为月球半径)的圆周运动.如图所示,当它们运行到轨道的A点时,登月器被弹离,返回舱速度变大,返回舱沿更大的椭圆轨道绕月球运行,椭圆轨道长轴为8R;登月器速度变小且仍沿原方向运动,随后登月器沿小的椭圆登上月球表面的B点,在月球表面逗留一段时间后,经快速起动仍沿原椭圆轨道回到分离点A与返回舱实现对接.已知月球表面的重力加速度为g.科学研究表明,天体在椭圆轨道上运行的轨道半长轴的立方与周期的平方成正比.试求:

(1)登月器与返回舱一起在圆周轨道上绕月球运行的周期T是多少?

(2)登月器在椭圆轨道上绕月球运行的周期T1是多少,由A到B的时间是多少?

(3)返回舱在椭圆轨道上绕月球运行的周期T2是多少?

(4)若登月器被弹射后,则为保证登月器能顺利返回A点,登月器可以在月球表面逗留的时间是多少?

正确答案

解:(1)设登月器和返回舱在半径3R的轨道上运行时的周期为T,因其绕月球作圆周运动,所以应满足

同时月球表面的物体所受重力和引力的关系满足

联立以上二式得

(2)对登月器依题意有:

解得

所以

(3)返回舱依题意有:

解得

(4)为使登月器仍沿原椭圆轨道回到分离点与返回舱实现对接,登月器可以在月球表面逗留的时间t应满足:t=nT2-T1 (其中,n=1、2、3、…)

联立得(其中,n=1、2、3、…)

答:(1)登月器与返回舱一起在圆周轨道上绕月球运行的周期T是

(2)登月器在椭圆轨道上绕月球运行的周期T1,由A到B的时间是

(3)返回舱在椭圆轨道上绕月球运行的周期T2

(4)若登月器被弹射后,则为保证登月器能顺利返回A点,登月器可以在月球表面逗留的时间是(其中,n=1、2、3、…)

解析

解:(1)设登月器和返回舱在半径3R的轨道上运行时的周期为T,因其绕月球作圆周运动,所以应满足

同时月球表面的物体所受重力和引力的关系满足

联立以上二式得

(2)对登月器依题意有:

解得

所以

(3)返回舱依题意有:

解得

(4)为使登月器仍沿原椭圆轨道回到分离点与返回舱实现对接,登月器可以在月球表面逗留的时间t应满足:t=nT2-T1 (其中,n=1、2、3、…)

联立得(其中,n=1、2、3、…)

答:(1)登月器与返回舱一起在圆周轨道上绕月球运行的周期T是

(2)登月器在椭圆轨道上绕月球运行的周期T1,由A到B的时间是

(3)返回舱在椭圆轨道上绕月球运行的周期T2

(4)若登月器被弹射后,则为保证登月器能顺利返回A点,登月器可以在月球表面逗留的时间是(其中,n=1、2、3、…)

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题型: 多选题
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多选题

已知下面的哪组数据,可以计算出地球的质量M(已知引力常量G,地球自转周期T)(  )

A地球表面的重力加速g和地球的半径R

B月球绕地球运动的周期T1及月球到地球中心的距离R1

C地球绕太阳运动的周期T2及地球到太阳中心的距离R2

D地球“同步卫星”离地心的距离r

正确答案

A,B,D

解析

解:A、已知地球半径和重力加速度,

根据万有引力等于重力列出等式

G=mg.则.故A正确.

B、已知月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径,

根据万有引力提供向心力,列出等式:

=,所以可以求出地球质量.故B正确

C、已知地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离,

根据万有引力提供向心力,列出等式只能求出太阳的质量.故C错误.

D、地球“同步卫星”绕地球运动,

=,所以可以求出地球质量.故D正确

故选ABD.

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题型:填空题
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填空题

一物体在某星球表面受到的引力为地球表面受到的引力的p倍,该星球的半径是地球半径的q倍,则该星球的平均密度为地球平均密度的______倍.

正确答案

解析

解:根据题意可得:=p:1

解得:=pq2

该星球的平均密度

地球的平均密度

解得:=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度.已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功W=mgR(1-),返回舱与人的总质量为m,火星表面的重力加速度为g,火星的半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响,则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量才能返回轨道舱?

(思考:若要考虑火星的自转影响,且已知火星自转角速度为ω,则结果又是多少?)

正确答案

解:返回舱与人在火星表面附近有:G=mg

设轨道舱的质量为m0,速度大小为v,则:

G=m0

解得宇航员乘坐返回舱与轨道舱对接时,具有的动能为

Ek=mv2=

因为返回舱返回过程克服引力做功W=mgR(1-

所以返回舱返回时至少需要能量E=Ek+W=mgR(1-

答:该宇航员乘坐的返回舱,不考虑火星自转时,至少需要获得能量为E=,考虑火星自转时,至少需要获得能量为E′=

解析

解:返回舱与人在火星表面附近有:G=mg

设轨道舱的质量为m0,速度大小为v,则:

G=m0

解得宇航员乘坐返回舱与轨道舱对接时,具有的动能为

Ek=mv2=

因为返回舱返回过程克服引力做功W=mgR(1-

所以返回舱返回时至少需要能量E=Ek+W=mgR(1-

答:该宇航员乘坐的返回舱,不考虑火星自转时,至少需要获得能量为E=,考虑火星自转时,至少需要获得能量为E′=

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题型: 单选题
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单选题

火星表面特征非常接近地球,可能适合人类居住.2010年,我国志愿者王跃参与了在俄罗斯进行的“模拟登火星”实验活动.已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的,自转周期也基本相同.地球表面重力加速度是g,若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h,在忽略自转影响的条件下,下述分析正确的是(  )

A王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的

B火星表面的重力加速度是

C火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的

D若王跃起跳时初速度不变,则他在火星上向上跳起的最大高度是

正确答案

C

解析

解:AB、由得到:g=.已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的,火星表面的重力加速度是.王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的倍,故AB均错误;

C、由,得v=已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的,火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍.故C正确;

D、王跃以v0在地球起跳时,根据竖直上抛的运动规律得出:可跳的最大高度是 h=

由于火星表面的重力加速度是,王跃以相同的初速度在火星上起跳时,可跳的最大高度h′=.故D错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

2014年11月12日,“菲莱”着陆器成功在67P彗星上实现着陆,这是人类首次实现在彗星上软着陆,被称为人类历史上最伟大冒险之旅.载有“菲莱”的“罗赛塔”飞行器历经十年的追逐,被67P彗星俘获后经过一系列变轨,成功的将“菲莱”着陆器弹出,准确得在彗星表面着陆.如图所示,轨道1和轨道2是“罗赛塔”绕彗星环绕的两个圆轨道,B点是轨道2上的一个点,若在轨道1上找一点A,使A与B的连线与BO连线的最大夹角为θ,则“罗赛塔”在轨道1、2上运动的周期之比为(  )

Asin3θ

B

C

D

正确答案

C

解析

解:根据几何关系连接OA可得三角形OAB是直角三角形,故轨道1和轨道2的半径之比

再根据万有引力提供圆周运动向心力有

可得圆周运动的周期T=

所以=

故ABD错误,C正确.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

已知“火卫一号”绕火星运行周期为T,距火星面的高度为h,已知火星的半径为R,万有引力常量为G.若将“火卫一号”的运行轨道看做圆轨道,求:

(1)“火卫一号运行”的线速度;

(2)火星的质量;

(3)火星表面的重力加速度.

正确答案

解:(1)根据匀速圆周运动线速度与周期的关系知:v==

(2)万有引力充当向心力,即:

G=m(R+h)  

解得火星的质量为:M=(R+h)3  

(3)在火星表面附近,根据重力等于万有引力得:

G=mg                

所以有:g=(R+h)3   

答:(1)“火卫一号运行”的线速度为

(2)火星的质量为(R+h)3

(3)火星表面的重力加速度为(R+h)3

解析

解:(1)根据匀速圆周运动线速度与周期的关系知:v==

(2)万有引力充当向心力,即:

G=m(R+h)  

解得火星的质量为:M=(R+h)3  

(3)在火星表面附近,根据重力等于万有引力得:

G=mg                

所以有:g=(R+h)3   

答:(1)“火卫一号运行”的线速度为

(2)火星的质量为(R+h)3

(3)火星表面的重力加速度为(R+h)3

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•高台县期末)某赤道平面内的卫星自西向东飞行绕地球做圆周运动,该卫星离地高度为h,赤道上某人通过观测,前后两次出现在人的正上方最小时间间隔为t,已知地球的自转周期为T0,地球的质量为M,引力常量为G,由此可知(  )

A地球的半径为

B地球的半径为

C该卫星的运行周期为t-T0

D该卫星运行周期为

正确答案

D

解析

解:根据赤道平面内的卫星绕地球做圆周运动,由万有引力提供向心力,则有:

解得:R=-h,

设卫星的周期为T,则有:=1,解得:T=

因此R=-h,故D正确,ABC错误;

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

某个行星质量是地球质量的一半,半径也是地球的一半,则此行星上的重力加速度是地球上的(  )

A0.25倍

B0.5倍

C4倍

D2倍

正确答案

D

解析

解:解:根据万有引力等于重力得:

=mg

g=

行星质量是地球质量的一半,半径也是地球的一半,

所以此行星上的重力加速度是地球上的2倍,故选D.

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题型: 单选题
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单选题

一只单摆,在第一个星球表面上的振动周期为T1;在第二个星球表面上的振动周期为T2.若这两个星球的质量之比M1:M2=4:1,半径之比R1:R2=2:1,则T1:T2等于(  )

A1:1

B2:1

C4:1

D2:1

正确答案

A

解析

解:由单摆周期公式可知:

设星球表面的物体质量分别为M1和M2

.故正确答案是A.

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

地球绕太阳运动的周期与月球绕地球运动周期的比值为P,它们的轨道半径之比为q′若它们的运动都可以看作是匀速圆周运动,则太阳质量与地球质量之经为(  )

A

Bp2•q3

C

Dp3•q2

正确答案

A

解析

解:万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:

G=mr,解得:M=

===,故A正确;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

一搜飞船绕月球做匀速圆周运动,其圆周运动的轨道半径为r,周期为T0.飞船上释放一月球探测器,在月球探测器着陆的最后阶段,着陆器闲事降落到月球表面上,再经过多次弹跳才停下来.假设着陆器第一次落到月球表面竖直弹起后,到达最高点时的高度为h,月球可视为半径为r0的均匀球体,计算时不计阻力及月球自转,求:

(1)月球表面的重力加速度g;

(2)着陆器第二次落到月球表面时的速度大小.

正确答案

解:(1)飞船绕月球做匀速圆周运动,其圆周运动的轨道半径为r,周期为T0.有:

根据万有引力等于重力有:

联立两式解得月球表面的重力加速度为:g=

(2)根据速度位移公式得:v2=2gh

解得:v=

答:(1)月球表面的重力加速度为g=

(2)着陆器第二次落到月球表面时的速度大小为

解析

解:(1)飞船绕月球做匀速圆周运动,其圆周运动的轨道半径为r,周期为T0.有:

根据万有引力等于重力有:

联立两式解得月球表面的重力加速度为:g=

(2)根据速度位移公式得:v2=2gh

解得:v=

答:(1)月球表面的重力加速度为g=

(2)着陆器第二次落到月球表面时的速度大小为

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题型: 单选题
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单选题

两颗靠得较近的天体叫双星,它们以两重心连线上的某点为圆心,做匀速圆周运动,因而不至于因引力作用而吸引在一起,以下关于双星的说法正确的是(  )

A它们做圆周运动的角速度与其质量成反比

B它们做圆周运动的线速度与其质量成正比

C它们所受向心力与其质量成反比

D它们做圆周运动的半径与其质量成反比

正确答案

B

解析

解:A、双星的角速度相同,与质量无关,故A错误;

C、不管双星质量大小关系如何,双星受到相互的吸引力总是大小相等的,分别等于它们做匀速圆周运动的向心力,故C错误;

D、对于双星分别有G=Mω2R,G=mω2r,R:r=m:M,故D错误;

B、线速度之比v:v′=ωR:ωr=R:r=m:M,故B正确.

故选:B

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