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题型: 单选题
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单选题

如图所示,是按一定比例尺绘制的太阳系五颗行星的轨道,可以看出,行星的轨道十分接近圆,由图可知(  )

A火星的公转周期小于地球的公转周期

B水星的公转速度小于地球的公转速度

C木星的公转角速度小于地球的公转角速度

D金星的向心加速度小于地球的向心加速度

正确答案

C

解析

解:根据万有引力提供圆周运动向心力有:可得:

A、公转周期T=火星的轨道半径大于地球,故其公转周期大于地球,故A错误;

B、公转速度v=水星的轨道半径小于地球,故其公转速度大于地球,故B错误;

C、公转角速度木星的公转轨道大于地球,故其公转角速度小于地球,故C正确;

D、向心加速度a=金星的轨道半径小于地球的轨道半径,故金星的向心加速度大于地球的向心加速度,故D错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

对万有引力定律的表达式F=G,下列说法正确的是(  )

A公式中G为常量,没有单位,是人为规定的

Br趋向于零时,万有引力趋近于无穷大

C两物体之间的万有引力总是大小相等,与m1、m2是否相等无关

D两个物体间的万有引力总是大小相等,方向相反的,是一对平衡力

正确答案

C

解析

解:A、公式中G为引力常量,它是由卡文迪许实验测得的,单位是,故A不正确;

B、公式F=G中从数学角度讲:当R趋近于零时其值是趋于无穷大,然而这是物理公式,所以R不可能为零.万有引力公式只适合于两个可以看做质点的物体,即,物体(原子)的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用.而当距离无穷小时,相临的两个原子的半径远大于这个距离,它们不再适用万有引力公式.故B错误;

C、m1与m2受到的引力是一对作用力和反作用力,总是大小相等的,但与m1、m2是否相等无关,与m1、m2质量的乘积有关,故C正确;

D、两物体受到的引力总是大小相等、方向相反的.涉及到两个物体,属于作用力与反作用力,故D不正确;

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

火星的质量和半径分别约为地球的,设地球表面的重力加速度为10m/s2,则火星表面的重力加速度大约为(  )

A2m/s2

B4m/s2

C25m/s2

D50m/s2

正确答案

B

解析

解:根据星球表面的万有引力等于重力得:=mg

解得:g=

火星的质量和半径分别约为地球的,所以火星表面的重力加速度:

g′=g=0.4g=4m/s2,故B正确.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

探月热方兴未艾,我国研制的月球卫星“嫦娥三号”于2013年12月14日成功登月.假设“嫦娥三号”在地球表面的重力为G1,重力加速度为g,在月球表面的重力为G2,地球与月球均视为均匀球体,其半径分别为R1

R2.则(  )

A月球表面的重力加速度为

B月面附近卫星与地面附近卫星的速度之比为

C月球与地球的质量之比为

D“嫦娥三号”环绕月球面运动的周期为

正确答案

C

解析

解:A、物体的质量是一定的,故:

解得:g′=;故A错误;

B、星球表面卫星的环绕速度是第一宇宙速度,为:v=

故月面附近卫星与地面附近卫星的速度之比为:=;故B错误;

C、根据G=mg,则中心天体的质量M=,因为月球表面和地球表面的重力加速度之比为,半径之比为,则月球与地球的质量之比为;故C正确;

D、根据G=mR2,又GM=g′R=

代入解得T=;故D错误;

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星,它们只在相互间的万有引力作用下,绕二球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动.根据宇宙大爆炸理论.双星间的距离在不断缓慢增加,设双星仍做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(  )

A双星相互间的万有引力减小

B双星做圆周运动的角速度增大

C双星做圆周运动的周期减小

D双星做圆周运动的半径增大

正确答案

A,D

解析

解:A、双星间的距离在不断缓慢增加,根据万有引力定律,F=G,知万有引力减小.故A正确.

    B、根据G,=m1r1ω2,G,=m2r2ω2,可知m1r1=m2r2,知轨道半径比等于质量之反比,

双星间的距离变大,则双星的轨道半径都变大,根据万有引力提供向心力,知角速度变小,周期变大.故BC错误,D正确.

故选:AD.

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题型:填空题
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填空题

地球的质量约为月球的81倍,一飞行器在地球与月球之间,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,这飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为______

正确答案

9:1

解析

解:设月球质量为M,地球质量就为81M.飞行器距地心距离为r1,飞行器距月心距离为r2 .由于地球对它的引力和月球对它的引力相等,根据万有引力定律得:

G=G

解得:==

故答案为:9:1.

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题型: 单选题
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单选题

“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心发射,并成功实现了“落月”.若已知引力常量为G,月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1,“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道半径为r2、周期为T2,不计其他天体的影响,则根据题目条件可以(  )

A求出地球的密度

B求出“嫦娥三号”探月卫星的质量

C求出地球与月球之间的万有引力

D得出=

正确答案

C

解析

解:A、根据得,地球的质量M=,因为地球的半径未知,则无法求出地球的密度.故A错误.

B、根据万有引力提供向心力,只能求出中心天体的质量,无法求出环绕天体的质量,所以嫦娥三号探月卫星的质量无法求出.故B错误.

C、根据可以求出月球的质量,从而地球的质量和月球距离求出万有引力的大小.故C正确.

D、因为月球绕地球转动和探月卫星绕月球运动的中心天体不同,所以.故D错误.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

已知海王星和地球的质量比M:m=16:1,它们的半径比R:r=4:1,求:

(1)海王星和地球表面的重力加速度之比?

(2)海王星和地球的第一宇宙速度之比?

正确答案

解:(1)对于任一行星,在行星表面上,由G=mg得到:g=,M是行星的质量,R是行星的半径.

已知海王星和地球的质量比M:m=16:1,它们的半径比R:r=4:1,可得海王星和地球表面的重力加速度之比为 g:g=1:1.

(2)由G=m,得第一宇宙速度 v=,可得海王星和地球的第一宇宙速度之比为 v:v=2:1.

答:

(1)海王星和地球表面的重力加速度之比为1:1.

(2)海王星和地球的第一宇宙速度之比为2:1.

解析

解:(1)对于任一行星,在行星表面上,由G=mg得到:g=,M是行星的质量,R是行星的半径.

已知海王星和地球的质量比M:m=16:1,它们的半径比R:r=4:1,可得海王星和地球表面的重力加速度之比为 g:g=1:1.

(2)由G=m,得第一宇宙速度 v=,可得海王星和地球的第一宇宙速度之比为 v:v=2:1.

答:

(1)海王星和地球表面的重力加速度之比为1:1.

(2)海王星和地球的第一宇宙速度之比为2:1.

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题型: 多选题
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多选题

我国未来将建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如图所示,航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将在椭圆的近月点B处与空间站C对接.已知空间站绕月轨道的半径为r,周期为T,引力常量为G,月球的半径为R.下列说法正确的是(  )

A航天飞机由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速

B航天飞机在飞向B过程中月球引力做负功,动能减少

C月球的质量为M=

D月球的第一宇宙速度为v=

正确答案

A,C

解析

解:A、要使航天飞机在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接,必须在接近B点时减速.否则航天飞机将继续做椭圆运动.故A正确.

B、根据开普勒定律可知,航天飞机向近月点B运动时速度越来越大.月球引力做正功,故B错误.

C、设空间站的质量为m,由得,.故C正确.

D、空间站绕月圆轨道的半径为r,周期为T,其运行速度为,其速度小于月球的第一宇宙速度,所以月球的第一宇宙速度大于.故D错误.

故选:AC

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题型:填空题
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填空题

地球表面的重力加速度为g,地球的半径为R,引力常量为G,由这几个已知量估算出地球的平均密度为______

正确答案

解析

解:由万有引力等于重力可得:

解得:

又地球体积为:

故密度为:

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

宇宙中存在两个总质量相等的孤立的天体系统甲、乙,其中天体系统甲(如图甲所示)是由质量相等的两个天体A、B组成的,A、B绕共同的圆心做匀速圆周运动,周期为T1;天体系统乙(如图乙所示)由三个质量相等的天体C、D、E组成,D在中心处于静止状态,C、E绕D做匀速圆周运动,周期为T2;且A、B间距与C、E间距相等.则为(  )

A1

B

C

D

正确答案

C

解析

解:设AB=CE=2R.

在甲系统中,对A研究,得:G=m1R

在乙系统中,对C研究,得:G+G=m2R

据题有:2m1=3m2

联立以上三式解得 =

故选:C.

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题型:填空题
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填空题

一颗小行星环绕太阳作匀速圆周运动,其轨道半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星的运转周期是______年.

正确答案

8

解析

解:根据万有引力提供圆周运动向心力有可得

行星运动周期T=

所以小行星的周期=8=8T=8年

故答案为:8.

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题型:简答题
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简答题

人类发射的空间探测器进入某行星的引力范围后,绕该行星做匀速圆周运动,已知该行星的半径为R,探测器在靠近其表面的轨道上运行时,其周期为T,引力常量G,求:

(1)该行星的质量;

(2)若探测器在离行星表面距离等于该行星半径的轨道上飞行时,其线速度的大小.

正确答案

解:(1)探测器在靠近行星表面的轨道上运行时,则轨道半径等于该行星的半径,根据万有引力提供向心力,有:

解得:

(2)根据万有引力提供向心力有:

解得:==

答:(1)该行星的质量为

(2)若探测器在离行星表面距离等于该行星半径的轨道上飞行时,其线速度的大小为

解析

解:(1)探测器在靠近行星表面的轨道上运行时,则轨道半径等于该行星的半径,根据万有引力提供向心力,有:

解得:

(2)根据万有引力提供向心力有:

解得:==

答:(1)该行星的质量为

(2)若探测器在离行星表面距离等于该行星半径的轨道上飞行时,其线速度的大小为

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题型:简答题
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简答题

组成星球的物质是靠引力吸引在一起的,这样的星球有一个最大的自转速率,如果超过了该速率,星球的万有引力将不足以维持赤道附近的物体做圆周运动.已知一个星球的质量为M,半径为R,假设该星球是均匀分布的,求它的最小自转周期.

正确答案

解:由F=mR可知星球的周期越小,物体需要的向心力越大,物体对星球表面的压力越小,当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即:

得:

答:星球的最小自转周期为

解析

解:由F=mR可知星球的周期越小,物体需要的向心力越大,物体对星球表面的压力越小,当周期小到一定值时,压力为零,此时万有引力充当向心力,即:

得:

答:星球的最小自转周期为

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题型: 单选题
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单选题

关于万有引力和万有引力定律理解正确的有(  )

A不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力

B可看作质点的两物体间的引力可用F=计算

C由F=可知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大,紧靠在一起时,万有引力非常大

D引力常量的大小首先是由安培测出来的,且等于6.67×10-11N•m2/kg2

正确答案

B

解析

解:A、任意两个物体间都存在相互作用的引力.故A错误.

    B、万有引力定律的公式适用于质点间的万有引力.故B正确.

    C、由F=可知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大,当r小到一定程度,物体不能看成质点,公式不再适用.故C错误.

    D、引力常量是卡文迪许测量出来的.故D错误.

故选B.

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