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题型:填空题
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填空题

在月球表面上,以初速度v0竖直上抛一个小球,经过时间t落回到抛出点,已知月球的半径为R,则月球的质量为______(不计阻力).

正确答案

解析

解:设月球表面的重力加速度为g,则据竖直上抛运动可知:g=

又因为在月球表面,物体受到的重力等于月球对他的万有引力G=mg

其中M为月球的质量

所以月球的质量为M=

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

对于在某一轨道绕地球运行的人造地球卫星,若已知其绕地球运行的轨道半径R和周期T(引力常量G为已知),则可求得(  )

A该卫星的密度

B地球的密度

C该卫星的向心加速度的大小

D该卫星所受向心力的大小

正确答案

C

解析

解:A、B、卫星的万有引力提供向心力,故:

解得:M=

可以求地球的质量,不能求卫星质量;由于不知道地球的体积,无法求解地球的密度;

故A错误,B错误;

C、卫星的向心加速度大小:a=ω2R=;故C正确;

D、卫星的向心力大小:F=m;由于不知道卫星的质量,故无法求解卫星的向心力的大小;故D错误;

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的大小远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体.两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1:m2=3:2,则可知(  )

Am1、m2做圆周运动的线速度之比为2:3

Bm1做圆周运动的半径为L

Cm1、m2做圆周运动的角速度之比为3:2

Dm2做圆周运动的半径为L

正确答案

A,B

解析

解:双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度,设为ω.

对m1:G=m1r1ω2

对m2:G=m2r2ω2

得:m1r1=m2r2==

所以r1=L,r2=L.

又v=rω,所以线速度之比==.故A、B正确,C、D错误.

故选AB.

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题型: 单选题
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单选题

已知地球半径为R,月球半径为r,地球与月球中心之间的距离为s.月球公转周期为T1,地球自转周期为T2,地球公转周期为T3,万有引力常量为G,由以上条件可知(  )

A地球的质量为M=

B月球的质量为M=

C地球的密度为ρ=

D月球运动的加速度为a=

正确答案

D

解析

解:

A、研究月球绕地球圆周运动,利用万有引力提供向心力得:

解得:

,故A错误

B、由于不知道月球的卫星的相关量,故不能求得月球质量,故B错误

C、研究在地球表面附近运行的人造卫星,利用万有引力提供向心力:

解得:

又:,故C错误

D、月球向心加速度为:a=sω2==,故D正确

故选D

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题型:简答题
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简答题

一个Internet网站报道,最近南亚某国发射了一颗人造环月卫星,卫星的质量为1000kg,环绕月球周期为60min.张明同学对该新闻的真实性感到怀疑.他认为该国的航天技术不可能近期发射出环月卫星;该网站公布的数据似乎也有问题.他准备对该数据进行验证.但他记不清万有引力恒量的数值,且手边又没有资料可查找,只记得月球半径约为地球半径的,地球半径约为6.4×106m,月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的,地球表面重力加速度取10m/s2.假定将环月卫星的运动视为匀速圆周运动,请根据上述数据判断该报道的真伪,并写出推导判断的过程(≈2.5,π,3)

正确答案

解:设卫星绕月球表面运行周期为T1,卫星绕地球表面运行周期为T2,月球和地球表面重力加速度分别为g1和g2,月球和地球半径分别为r1和r2

…①

…②

得 …③

由②得 s=4.8×103s…④

代入③得  T1=6000s>3600s…⑤

可见不可能发射周期小于6000s的环月卫星.

答:报道是错误的.

解析

解:设卫星绕月球表面运行周期为T1,卫星绕地球表面运行周期为T2,月球和地球表面重力加速度分别为g1和g2,月球和地球半径分别为r1和r2

…①

…②

得 …③

由②得 s=4.8×103s…④

代入③得  T1=6000s>3600s…⑤

可见不可能发射周期小于6000s的环月卫星.

答:报道是错误的.

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题型:简答题
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简答题

“神州五号”载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变成距地面高度为h的圆形轨道,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,试求“神州五号”载人飞船在上述圆轨道运行的周期T(用题中所给字母表示).

正确答案

解:设地球质量为M,飞船质量为m,速度为v,圆轨道的半径为r,由万有引力和牛顿第二定律得:

…①

…②

在地面附近:…③

由已知条件可知:r=R+h…④

联立以上式子解得:…⑤

答:“神州五号”载人飞船在上述圆轨道运行的周期为

解析

解:设地球质量为M,飞船质量为m,速度为v,圆轨道的半径为r,由万有引力和牛顿第二定律得:

…①

…②

在地面附近:…③

由已知条件可知:r=R+h…④

联立以上式子解得:…⑤

答:“神州五号”载人飞船在上述圆轨道运行的周期为

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题型: 单选题
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单选题

两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动,现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,若万有引力恒量为G,则两星的总质量为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:设两星质量分别为M1和M2,都绕连线上O点作周期为T的圆周运动,星球1和星球2到O的距离分别为l1和l2

由万有引力定律提供向心力:

对  M1…①

对M2…②

由几何关系知:R1+R2=R…③

三式联立解得:M=

即两星的总质量为

故A正确、BCD错误.

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

俄罗斯“和平号”轨道空间站因超期服役和缺乏维持继续在轨道运行的资金,俄政府于2000年底作出了将其坠毁的决定,坠毁过程分两个阶段,首先使空间站进入无动力自由运动状态,因受高空稀薄空气阻力的影响,空间站在绕地球运动的同时缓慢向地球靠近,2001年3月,当空间站下降到距地球320km高度时,再由俄地面控制中心控制其坠毁.“和平号”空间站已于2001年3月23日顺利坠入南太平洋预定海域.在空间站自由运动的过程中

①角速度逐渐减小     ②线速度逐渐减小   ③加速度逐渐增大

④周期逐渐减小       ⑤机械能逐渐增大

以上叙述正确的是(  )

A①③④

B②③④

C③④⑤

D③④

正确答案

D

解析

解:根据推论公式ω=,由于r不断减小,故角速度增加,①错误;

根据推论公式v=,由于r不断减小,故线速度不断增加,②错误;

根据推论公式a=,由于r不断减小,故加速度不断增加,③正确;

根据推论公式T=2π,由于r不断减小,故周期不断减小,④正确;

因受高空稀薄空气阻力的影响,机械能不断减小,⑤错误;

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

火星探测器“勇气”号经过长时间飞行到达火星附近,成为一颗绕火星做圆周轨道运动的卫星.设“勇气”号距火星表面的高度为h,做匀速圆周运动的周期为T.已知火星的球体半径为R,引力常量为G.

求:(1)火星的质量M;

(2)火星的密度ρ;

(3)火星表面的重力加速度g.

正确答案

解:(1)探测器的万有引力等于向心力,故:

G=m(2(R+h)

解得:

M=

(2)密度=

(3)由重力等于万有引力,有:

mg=m(2(R+h)

解得:

g=

答:(1)火星的质量M为

(2)密度

(3)火星表面的重力加速度g为

解析

解:(1)探测器的万有引力等于向心力,故:

G=m(2(R+h)

解得:

M=

(2)密度=

(3)由重力等于万有引力,有:

mg=m(2(R+h)

解得:

g=

答:(1)火星的质量M为

(2)密度

(3)火星表面的重力加速度g为

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题型:简答题
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简答题

荡秋千是同学们喜爱的一项体育活动.随着科技的迅速发展,将来的某一天,你也许会在火星上享受荡秋千的乐趣.假设火星的质量为M,半径为R.荡秋千过程中可将人视为质点,秋千质量不计,绳长不变,万有引力常量为G.求:

(1)火星的第一宇宙速度v1是多少?

(2)火星表面附近的重力加速度g是多少?

(3)若你的质量是m,秋千的绳长l,你经过最低点的速度大小为v,此时踏板对你的支持力多大?

正确答案

解:(1)设质量为m的卫星绕火星表面飞行速度为v,万有引力提供向心力,有:

得:v=

(2)设物体的质量为m,在火星球表面重力加速度为g,有:

得:g=

(3)秋千经过最低点时,速度为v,从最高点到最低点机械能守恒,有:

mgl(1-cosθ)=

在最低点,据牛顿第二定律,有:

N-mg=m

解得:N=

答:(1)火星的第一宇宙速度是

(2)火星表面附近的重力加速度g是

(3)此时踏板对你的支持力为

解析

解:(1)设质量为m的卫星绕火星表面飞行速度为v,万有引力提供向心力,有:

得:v=

(2)设物体的质量为m,在火星球表面重力加速度为g,有:

得:g=

(3)秋千经过最低点时,速度为v,从最高点到最低点机械能守恒,有:

mgl(1-cosθ)=

在最低点,据牛顿第二定律,有:

N-mg=m

解得:N=

答:(1)火星的第一宇宙速度是

(2)火星表面附近的重力加速度g是

(3)此时踏板对你的支持力为

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题型:简答题
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简答题

地球可视为球体,其自转周期为T,在它的两极处,用弹簧秤测得一物体重为P;在赤道上,用弹簧秤测得同一物体重为0.9P,已知引力常量为G,则地球的平均密度是多少?

正确答案

解:设地球质量为M,半径为R,由于两极处物体的重力等于地球对物体的万有引力,即       ①

在赤道上,地球对物体的万有引力和弹簧秤对物体的拉力的合力提供向心力,则有   ②

联立①②

解得

地球平均密度=

答:地球的平均密度为

解析

解:设地球质量为M,半径为R,由于两极处物体的重力等于地球对物体的万有引力,即       ①

在赤道上,地球对物体的万有引力和弹簧秤对物体的拉力的合力提供向心力,则有   ②

联立①②

解得

地球平均密度=

答:地球的平均密度为

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题型:填空题
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填空题

所谓“双星”就是两颗相距较近的恒星,必须各自以一定的速率绕它们连线上某一点转动,才不至由于万有引力而吸在一起.已知某“双星”中两颗恒星的质量分别为m1和m2,相距为L.则它们的轨道半径之比r1:r2=______,它们转动的周期为______

正确答案

m2:m1

解析

解:设“双星”的周期为T,根据牛顿第二定律得

对星1:G… ①

对星2:G…②

由①:②得r1:r2=m2:m1

又因为r1+r2=L

可得:

代入①得:T=

故答案为:m2:m1

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题型: 多选题
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多选题

已知引力常量G和下列各组数据,能计算出地球质量的是(  )

A地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离

B人造地球卫星在地面附近运行的周期和轨道半径

C人造地球卫星在地面附近运行的线速度和轨道半径

D若不考虑地球自转,已知地球的半径及地球表面的重力加速度

正确答案

B,C,D

解析

解:A、地球绕太阳做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=mr,解得:M=,地球绕太阳运行的周期T及地球离太阳的距离r,可以求出太阳的质量M而不能求出地球质量m,故A错误;

B、人造地球卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=mr,解得:M=,已知人造地球卫星在地面附近运行的周期T和轨道半径r,可以求出地球的质量M,故B正确;

C、人造地球卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=m,解得:M=,已知人造地球卫星在地面附近运行的线速度r和轨道半径r,可以求出地球的质量M,故C正确;

D、若不考虑地球自转,地球表面的物体受到的重力等于万有引力,即:G=mg,解得:M=,已知地球的半径R及地球表面的重力加速度g,可以求出地球质量,故D正确;

故选:BCD.

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题型: 多选题
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多选题

有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动),以速度v接近行星表面匀速飞行,测出运动的周期为T,已知引力常量为G,则可得(  )

A该行星的半径为

B该行星的平均密度为

C无法求出该行星的质量

D该行星表面的重力加速度为

正确答案

A,B

解析

解:A.根据周期与线速度的关系T=可得:R=,故A正确;

    C.根据万有引力提供向心力可得:M=,故C错误;

    B.由M=πR3•ρ得:ρ=,故B正确;

    D.行星表面的万有引力等于重力,=mg得:g=,故D错误.

故选:AB

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题型:填空题
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填空题

某火箭内的实验平台上放有测试仪器,火箭启动以后以a=g/2匀加速竖直上升,升至某高度时,测试仪器对平台的压力为火箭启动前对平台压力的17/18,则此时火箭距离地面的高度为h=______km(地球半径R=6400km)

正确答案

3200

解析

解:启动前,仪器是在地面处,则有:

FN1=F1=

到达待求高度时仪器受到地球引力设为F2,则:

F2=

设此时平台支持力为FN2,对仪器由牛顿第二定律有:

FN2-F2=m

由题给条件:

FN2=FN1=mg

由以上各式可得

解得h==3.2×103 km.

故答案为:3200.

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