- 万有引力与航天
- 共16469题
地球某处海平面上测得物体自由下落高度h所经历的时间为t.在某高山顶上测得物体自由下落同样高度所需时间增加了△t.已知地球半径为R,此山的高度H为______.
正确答案
解析
解:设海平面的重力加速度为g,高山上的重力加速度为g′.
对海平面上的物体,由万有引力等于重力可得:
解得:…①
由自由落体规律,则有:…②
对高山上的物体,由万有引力等于重力可得:
解得:…③
由自由落体规律,则有:…④
解得:
故答案为:
天体自转的角速度较大,或它的密度较小,它的表面的物质将被甩出,若某星体的平均密度为ρ,将它为均匀球体,则它的自传角速度超过______,自转时将会有物体被甩出.
正确答案
解析
解:设天体质量为M,半径为R,物体质量为m,万有引力充当向心力,则有G=mRω2,
又M=ρV=ρπR3.
联立两式解得:ω=
故答案为:
某人在地球上重600N,则该人质量为m=______kg,若同一物体在月球表面的重力是在地球表面的,那么,该人在月球表面的重力大小为______N,此时他的质量为______kg.
正确答案
61.2
100
61.2
解析
解:由G=mg可求得:
m=kg;
地球表面的重力G′=N;
此时它的质量保持不变大小仍为60kg.
故答案为:61.2;100;61.2.
2011年11月1日“神舟八号”飞船发射圆满成功.“神舟八号”飞船在入轨后两天,与“天宫一号”目标飞行器成功进行交会对接.我国成为继美国和俄国后第三个掌握太空交会对接技术的国家.对接前“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动如图所示,A代表“天宫一号”,B代表“神舟八号”,虚线为对接前各自的轨道.由此可以判定对接前
( )
正确答案
解析
解:卫星的向心力由万有引力提供,则得
G=m
=m
r=ma=mrω2;
则得 v=,T=2π
,a=
,ω=
可知,轨道半径越大,卫星的线速度、向心加速度和角速度都越小,而周期越大,所以“天宫一号”的运行速率、向心加速度和角速度都小于“神舟八号”的运行速率、向心加速度和角速度,“天宫一号”的周期大于“神舟八号”的周期.故C正确,ABD错误.
故选:C
“神州六号”飞船的成功飞行为我国在2010年实现探月计划--“嫦娥工程”获得了宝贵的经验.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动.求:
(1)飞船在轨道Ⅰ上的运行速率;
(2)飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间.
正确答案
解:(1)设月球的质量为M,飞船的质量为m,飞船绕月运动速度为V,飞船绕月运动向心力为F,
则据圆周运动向心力公式得 ①
据万有引力充当向心力得 ②
据月球表面重力充当向心力得 ③
联立①②③式解得 ,
故飞船在轨道Ⅰ上的运行速率为 .
(2)设飞船在轨道Ⅲ绕飞船在轨道月球运行一周所需的时间为T,此时重力充当向心力
则
∴
故飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为
解析
解:(1)设月球的质量为M,飞船的质量为m,飞船绕月运动速度为V,飞船绕月运动向心力为F,
则据圆周运动向心力公式得 ①
据万有引力充当向心力得 ②
据月球表面重力充当向心力得 ③
联立①②③式解得 ,
故飞船在轨道Ⅰ上的运行速率为 .
(2)设飞船在轨道Ⅲ绕飞船在轨道月球运行一周所需的时间为T,此时重力充当向心力
则
∴
故飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为
某星球的半径与地球半径相等,但其质量为地球质量的一半,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据星球表面的万有引力等于重力知道:
得出:g=,
所以某星球重力加速度为:
A、根据2gh=v2可知,初速度相等时,h′=2h,所以在地球上能跳1.6m高的人,在该星球上能跳3.2m高,故A错误;
B、根据G=mg可知,重力相等时,m′=2m,所以在地球上能举起40Kg物体的人,在该星球上能举起80Kg的物体,故B正确;
C、根据t=可知,初速度相等,t′=2t,所以在星球表面以相同的初速度竖直上抛某物体,空中的运动时间是在地球表面时的两倍,故C错误;
D、根据动能定理v=2gh可知,落地速度v=
,初速度相等,下落高度相等,
,则
,故D错误.
故选:B
已知地球质量为M,万有引力恒量为G,则离地心距离为r的人造卫星的运行速度υ=______,运行周期T=______.
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得,得,
人造卫星的运行速度v=,运行周期T=
.
故答案为:,
.
嫦娥工程规划为三期,简称“绕、落、回”三步走,我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器,经变轨成功落月,若该卫星在某次变轨前,在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动,其运行的周期为T,若以R表示月球的半径,忽略月球自转及地球对卫星的影响,则( )
正确答案
解析
解:
A、“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动,轨道半径为r=R+h,则它绕月球做匀速圆周运动的速度大小为 v==
,故A错误.
B、对于“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动过程,由万有引力提供向心力得:
G=m
(R+h) ①
设在月球上发射卫星的最小发射速度为v,则有:G=m
②
由①②解得:v=,故B错误.
C、在月球表面,重力等于万有引力,则得:G=mg ③
由①③解得:g=,故C正确.
D、由①得:月球的质量为M=,月球的平均密度为ρ=
=
,故D错误.
故选:C.
“伽利略”号木星探测器从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿km,终于到达木星周围.此后要在2年内绕木星运行11圈,对木星及其卫星进行考察,最后进入木星大气层烧毁.设这11圈全都是绕木星在同一个圆周上运行.若测得木星探测器绕木星运行的轨道半径为4.7×109m,试估算木星的质量(已知G=6.67×10-11N•m2/kg2,结果保留一位有效数字).
正确答案
解:探测器绕着木星做匀速圆周运动,2年转动11圈,故周期为:
T==
=5733818s
万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
G=m
解得:
M==
≈2×1027kg
答:木星的质量约为2×1027kg.
解析
解:探测器绕着木星做匀速圆周运动,2年转动11圈,故周期为:
T==
=5733818s
万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
G=m
解得:
M==
≈2×1027kg
答:木星的质量约为2×1027kg.
某球形行星“一昼夜”时间T=6h,在该行星上用弹簧测力计称同一物体的重量,发现其在“赤道”上的读数比在“南极”入小9%;若设想该行星自转速度加快,在其“赤道”上的物体会自动“飘浮”起来,这时该行星的自转周期多大?
正确答案
解:由题意知,在赤道上物体将其9%的万有引力提供圆周运动向心力故有:
①
当物体相对于星球飘浮起来时,物体的万有引力完全提供圆周运动向心力有:
②
得:
所以可得=
答:这时该行星的自转周期为1.8h.
解析
解:由题意知,在赤道上物体将其9%的万有引力提供圆周运动向心力故有:
①
当物体相对于星球飘浮起来时,物体的万有引力完全提供圆周运动向心力有:
②
得:
所以可得=
答:这时该行星的自转周期为1.8h.
2012年8月,美国国家航空航天局(NASA)的“好奇号”探测器,顺利降落在火星盖尔陨坑.假如通过地面遥控实验,测得在火星表面上摆长为L的单摆做小振幅振动时的周期为T0将火星视为密度均匀、半径为R的球体,已知万有引力常量为G,则( )
正确答案
解析
解:根据单摆的周期公式=可知,火星表面的重力加速度g=
A、火星上在近地轨道上卫星的运行所需向心力由万有引力提供,而万有引力等于卫星所受的重力,故有:
可得近地轨道上卫星的线速度
=
,故A错误;
B、同理可得火星上近地卫星的角速度mg=mRω2⇒=
=
,故B错误;
C、根据重力与万有引力相等有:⇒
,故C正确;
D、由C分析知火星的密谋ρ=,故D错误
故选:C
(2015春•苏州校级月考)地球半径为R,地面附近的重力加速度为g0,试求在地面高度为R处的重力加度.
正确答案
解:在地球表面附近,重力近似等于万有引力,即
mg0=
g0=
当距地面R处时,万有引力提供向心力,
=mg′
g′==
g0,
答:在地面高度为R处的重力加度是g0 .
解析
解:在地球表面附近,重力近似等于万有引力,即
mg0=
g0=
当距地面R处时,万有引力提供向心力,
=mg′
g′==
g0,
答:在地面高度为R处的重力加度是g0 .
科学家们推测,太阳系的第十六颗行星就在地球的轨道上,从地球上看,它永远在太阳的背面,人类一直未能发现它,可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”.由以上信息可以确定( )
正确答案
解析
解:A、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:,行星的周期T=2π
,由于轨道半径相等,则行星公转周期与地球公转周期相等,故A正确;
B、这颗行星的轨道半径等于地球的轨道半径,但行星的半径不一定等于地球半径,故B错误;
C、这颗行星的密度与地球的密度相比无法确定,故C错误.
D、这颗行星是否存在生命无法确定,故D错误.
故选:A.
木星是绕太阳公转的行星之一,而木星周围又有卫星绕木星公转.如果要通过观测求得木星的质量,需要测量的物理量有(已知万有引力常量G)( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供圆周运动的向心力可知根据表达式可以求出中心天体的质量,所以:
A、木星绕太阳公转的周期和轨道半径可以计算中心天体太阳的质量,不能计算木星的质量,故A错误;
B、卫星绕木星公转的周期和轨道半径,知已知T和r可知能求出木星的质量,故B正确;
C、木星绕太阳公转的周期和环绕速度可以求出太阳的质量,不能求出木星的质量,故C错误;
D、卫星绕木星公转的周期和木星的半径,已知木星的半径不能求出卫星的向心力,故不能求出中心天体木星的质量,故D错误.
故选:B
土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×104km廷伸到1.4×105km.己知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h,引力常量为6.67×l0-11N•m2/k2,则土星的质量约为______.
正确答案
6.4×1026 kg
解析
解:根据得,土星的质量M=
,
代入数据有:M=6.4×1026 kg
故答案为:6.4×1026 kg
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