- 万有引力与航天
- 共16469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( )
正确答案
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.
对万有引力定律的表达式F=G,下列说法正确的是( )
正确答案
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
火星的质量和半径分别约为地球的和
,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( )
正确答案
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和
,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.
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( )
正确答案
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.
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( )
正确答案
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.
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.
“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( )
正确答案
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.
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海:g地=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海:v地=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海:g地=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海:v地=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.
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( )
正确答案
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
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:.
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( )
正确答案
解析
解:设AB=CE=2R.
在甲系统中,对A研究,得:G=m1
R
在乙系统中,对C研究,得:G+G
=m2
R
据题有:2m1=3m2;
联立以上三式解得 =
故选:C.
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地=8年
故答案为:8.
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.
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.
关于万有引力和万有引力定律理解正确的有( )
正确答案
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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