- 万有引力与航天
- 共16469题
两颗小行星都绕太阳做圆周运动,其周期分别是T、3T,则( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力得
=m
r,
解得:r=,已知它们的周期分别是T和3T,
故半径之比为1:,故A错误,B正确;
C、根据万有引力提供向心力得
=m
解得:v=,半径之比为1:
,
故线速度之比为:1,故C正确,D错误;
故选:BC.
已知下面的哪组数据,可以算出地球的质量(引力常量G已知)( )
正确答案
解析
解:A、月球绕地球做圆周运动,地球对月球的万有引力提供圆周运动的向心力,列式如下:
=m
r
已知月球绕地球运动的周期T1及月球到地球中心的距离R1,可得地球质量:M=,故A正确.
B、地球绕太阳做圆周运动,太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力,列式如下:
=m
r
可知,m为地球质量,在等式两边刚好消去,故不能算得地球质量,故B错误.
C、人造地球卫星绕地球做圆周运动,地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,列式有:
=m
,其中M为地球质量,m为卫星质量,
不能算得地球质量,故C错误.
D、地球绕太阳做圆周运动,太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力,列式如下:
=m
r,m为地球质量,在等式两边刚好消去,故不能算得地球质量,故D错误.
故选:A.
宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用.设四星系统中每个星体的质量均为m,半径均为R,四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上.已知引力常量为G.关于四星系统,下列说法错误的是(忽略星体自转)( )
正确答案
解析
解:A、星体在其他三个星体的万有引力作用下,合力方向指向对角线的交点,围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,故A正确.
B、四颗星的轨道半径为r=.故B错误.
C、根据万有引力等于重力有:,则g=
.故C正确.
D、根据万有引力提供向心力,解得T=
.故D正确.
本题选错误的,故选B.
若某行星半径是R,平均密度是ρ,已知引力常量是G,那么在该行星表面附近运行的人造卫星的角速度大小是______.
正确答案
解析
解:令行星半径为R,则行星的质量
近地人造卫星的向心力由万有引力提供有:
解得:
故答案为:
设地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转角速度为ω,则沿地球表面运行的人造地球卫星的周期为______;某地球同步通讯卫星离地面的高度H为______.
正确答案
解析
解:(1)沿地球表面运行的人造地球卫星所需要的向心力来源于重力,即mg=m2R解之得:T=
所以沿地球表面运行的人造地球卫星的周期为
(2)设地球质量为M,卫星质量为m,地球同步卫星到地面的高度为H,则
同步卫星所受万有引力等于向心力:G=mω2(R+H)
在地球表面上物体的引力等于物体的重力:G
由上式联立可得:H=
答:沿地球表面运行的人造地球卫星的周期为 ;地球同步卫星到地面的高度为
某同学在学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如表中所示,利用这些数据来计算地球表面与月球表面之间的距离s,则下列运算公式中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、由题,激光器发出激光束从发出到接收的时间为t=2.565s,光速为c,则s=.故A正确.
B、由题,月球绕地球转动的线速度为v=1km/s,周期T=27.3s,则月球公转的半径为R′=,s=R′-R-r=
-R-r.故B错误.
C、月球表面的重力加速度g′与月球绕地球转动的线速度v没有关系,不能得到g′=,则不能求出
.故C错误.
D、以月球为研究对象,月球绕地球公转时,由地球的万有引力提供向心力.设地球质量为M,月球的质量为m,则得
G=m
,
又在地球表面,有
联立上两式得,R′=
则s=s=R′-R-r=-R-r.故D正确.
故选AD
木星的一颗卫星与木星的中心相距r,运行周期T,设此卫星的轨道为圆,求木星的质量多大?(已知万有引力常量为G)
正确答案
解:卫星绕木星做圆周运动,由木星的万有引力提供卫星的向心力,则得:
,
解得木星的质量为:
,
答:木星的质量为.
解析
解:卫星绕木星做圆周运动,由木星的万有引力提供卫星的向心力,则得:
,
解得木星的质量为:
,
答:木星的质量为.
某学习小组通过小组讨论对地球质量的计算提出下列各组数据,你认为能正确计算出地球质量的是( )
正确答案
解析
解:A、地球绕太阳运动的周期及日、地间距离,根据万有引力提供圆周运动向心力可以求出太阳的质量而求不出环绕天体地球的质量,故A错误;
B、根据万有引力提供圆周运动向心力,可得中心天体地球的质量M=
,故B正确;
C、根据线速度v=,可以计算出人造卫星的半径,再根据M=
可以求出中心天体地球的摄影师,故C正确;
D、地球同步卫星距地面的高度但不知道地球的半径,故无法得出同步卫星的轨道半径,故无法 算得中心天体的质量,故D错误.
故选:BC.
1995年,日内瓦天文台的Mayor和Queloz发现主序星“51peg”有一个行星,命名为“51peg b”,行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的81:80,该中心恒星与太阳的质量比约为( )
正确答案
解析
解:万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:
G=m
r,解得:M=
,
质量之比:=
=
=
;
故选:A.
相距100m 的两艘万吨巨轮之间的万有引力的大小相当于两只鸡蛋的重,即仅约______N.
正确答案
0.67
解析
解:两艘万吨巨轮之间的万有引力的大小为:
F=N≈0.67N.
故答案为:0.67.
天文学家观测到环绕H恒星运动的行星P运动的速率为v=2.7×105 m/s,周期T=4.7×106s,万有引力恒量G=6.67×10-11N.m2/kg2,求:H恒星的质量.
正确答案
解:根据线速度v=可得行星圆周运动的半径r=
根据万有引力提供圆周运动向心力有:,可得恒星的质量
M==2.20×1032kg
答:恒星的质量为2.20×1032kg.
解析
解:根据线速度v=可得行星圆周运动的半径r=
根据万有引力提供圆周运动向心力有:,可得恒星的质量
M==2.20×1032kg
答:恒星的质量为2.20×1032kg.
假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,地球绕太阳公转近似看做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由于天体的密度不变而半径减半,导致天体的质量减小,所以有
地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力.所以有=
所以A、B均错误;
由,整理得
=T,即周期与原来相同,C正确.D错误;
故选:C.
“嫦娥一号”绕月亮转动的周期为T、轨道半径为r,则由此可得月亮质量的表达式为______(万有引力恒量为G);若能测得月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R则月亮质量的表达式为______.
正确答案
解析
解:(1)设月球质量为M,“嫦娥一号”质量为m,向心力为F,速度为v;
据万有引力定律得 ①
据运动学规律得 ②
③
联立①②③可得
故月球质量的表达式为
(2)设月球质量为M,“嫦娥一号”质量为m,重力为F,在月球表面万有引力可看做重力;
重力为:F=mg ①
万有引力为 ②
联立①②得
故月球质量的表达式为.
如图所示,2011年9月29日21时16分“天宫一号”从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空,经过两次轨道控制,天宫一号已从入轨时的椭圆轨道进入在轨测试的近圆轨道,为后续与“神舟八号”交会对接奠定了基础.若天宫一号的测试轨道为r1,绕地球做匀速圆周运动的速度为v1;又已知某卫星绕地球做匀速圆周运动的速度为v2,轨道半径为r2,万有引力常量为G.根据以上信息,写出以下物理量的表达式:
(1)天宫一号的向心加速度;
(2)天宫一号”与卫星在各自轨道上运行的周期之比;
(3)地球的质量.
正确答案
解:(1)根据向心加速度公式a=,有:
天宫一号的向心加速度;
(2)周期等于旋转一周所用的时间,故:
天宫一号与卫星在各自轨道上运行的周期之比为;
(3)天宫一号做匀速圆周运动的向心力有万有引力提供,有:
解得:
答:(1)天宫一号的向心加速度为;
(2)天宫一号与卫星在各自轨道上运行的周期之比为;
(3)地球的质量为.
解析
解:(1)根据向心加速度公式a=,有:
天宫一号的向心加速度;
(2)周期等于旋转一周所用的时间,故:
天宫一号与卫星在各自轨道上运行的周期之比为;
(3)天宫一号做匀速圆周运动的向心力有万有引力提供,有:
解得:
答:(1)天宫一号的向心加速度为;
(2)天宫一号与卫星在各自轨道上运行的周期之比为;
(3)地球的质量为.
在太阳系中,已知太阳质量为M,某一行星(质量为m)围绕太阳做匀速圆周运动,轨道半径为r,试分别列方程求出行星的线速度、角速度、周期、向心加速度、并解出开普勒第三定律中的k值.(已知万有引力常量G)
①为求线速度,列方程:______结果:v=______.
②为求角速度,列方程:______结果:ω=______.
③为求周期,列方程:______结果:T=______.
④为求向心加速度,列方程:______结果:an=______.
⑤为求k值,列方程:______结果:k=______.
正确答案
,
解析
解:①根据万有引力提供向心力得:v=
.
②根据万有引力提供向心力得:ω=
.
③根据万有引力提供向心力得:T=
.
④根据万有引力提供向心力得:an=
.
⑤根据,
得:
.
故答案为:①,
,②
,
,③
,
,④
,
⑤
,
,
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