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题型:简答题
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简答题

某人造卫星沿圆轨道运行,已知其绕地球运动的轨道半径为r,地球半径为R,表面附近的重力加速度为g,卫星在地面附近受到的万有引力与其重力近似相等.试求卫星运动的角速度ω

正确答案

解:在地球表面有:

mg=G…①

万有引力提供卫星圆周运动的向心力有:

G=mω2r…②

由①②两式得,人造地球卫星的角速度为:

ω==

答:卫星运动的角速度

解析

解:在地球表面有:

mg=G…①

万有引力提供卫星圆周运动的向心力有:

G=mω2r…②

由①②两式得,人造地球卫星的角速度为:

ω==

答:卫星运动的角速度

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题型: 单选题
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单选题

2014年是彗星之年--具体来说是“67P/楚留莫夫 格拉希门克彗星(下简称“67P彗星”)”彗星之年.这是一颗灰蒙蒙的巨大冰状彗星,它在大部分时间里都漂浮在火星和木星之间,围绕太阳公转,下面关于该彗星的说法中正确的是(  )

A该彗星公转的周期小于火星的公转周期

B该彗星公转的线速度大于木星公转的线速度

C该彗星的向心加速度大于火星的向心加速度

D人类发射探测器登陆该彗星,发射速度必须大于11.2km/s

正确答案

D

解析

解:A、B、根据万有引力提供向心力G=m=mr=ma,

得v=,T=2π.由此可知,轨道半径越大,线速度越小、周期越大,由于火星到太阳的距离小于彗星到太阳的距离,所以v>v

T<T.故AB错误.

C、据万有引力提供向心加速度,得:G=ma,可知轨道半径比较小的火星的向心加速度比较大.故C错误;

D、要挣脱地球的束缚,发射速度必须大于11.2km/s.故D正确.

故选:D.

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题型:填空题
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填空题

某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为α的山坡上以初速度V0平抛一个物体,经t时间该物体落到山坡上.欲使该物体不再落回该星球的表面,至少应以______的速度抛出物体.(不计一切阻力,万有引力常量为G)

正确答案

解析

解:由题意可知是要求该星球上的“近地卫星”的绕行速度,也即为第一宇宙速度.

设该星球表面处的重力加速度为g,

由平抛运动可得 tanθ==      ①

故g=                 

对于该星球表面上的物体有=mg  ②

所以R=        

而对于绕该星球做匀速圆周运动的“近地卫星”应有mg=     ③

由 ①②③式得 v==      

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

某中子星的质量约为M=3.0×1030kg,半径约为R=10km,万有引力常量为G=6.67×10-11N•m2/kg2,求:

(1)该中子星表面的重力加速度;

(2)该中子星的第一宇宙速度.

正确答案

解:(1)根据得中子星表面的重力加速度为:g=≈2×1012m/s2

(2)根据得:v=≈1.4×108m/s.

答:(1)该中子星表面的重力加速度为2×1012m/s2

(2)该中子星的第一宇宙速度为1.4×108m/s.

解析

解:(1)根据得中子星表面的重力加速度为:g=≈2×1012m/s2

(2)根据得:v=≈1.4×108m/s.

答:(1)该中子星表面的重力加速度为2×1012m/s2

(2)该中子星的第一宇宙速度为1.4×108m/s.

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题型:填空题
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填空题

火星半径约为地球半径的一半,质量约为地球的1/9,若地球表面的重力加速度为9.8m/s2,则火星表面的重力加速度为______m/s2

正确答案

4.36

解析

解:根据星球表面的万有引力等于重力:

解得:

故火星表面重力加速度为:

故答案为:4.36.

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题型: 单选题
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单选题

在某星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体,若物体只受该星球引力作用,万有引力恒量为G,忽略其它力的影响,物体上升的最大高度为h,已知该星球的直径为d,可推算出这个星球的质量为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:由v02=2gh,

得g=  ①

根据万有引力等于重力得:

=mg  ②

  R=   ③

由①②③解得:M=

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

一物体分别放在距离地面高为2R、3R处,受到地球的万有引力之比是(  )

A9:4

B4:9

C9:16

D16:9

正确答案

D

解析

解:据万有引力定律F=可知引力大小与物体与地心距离的二次方成反比,由题意有:

r1=R+2R=3R,

r2=R+3R=4R

因为

所以

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

“伽利略”木星探测器,从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿千米,终于到达木星周围.此后在t秒内绕木星运行N圈后,对木星及其卫星进行考察,最后坠入木星大气层烧毁.设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行,其运行速率为V,探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ(如图所示),设木星为一球体.   

求:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径;

(2)若人类能在木星表面着陆,至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.

正确答案

解:(1)由v=得,r=

由题意得,T=

可知r=

(2)探测器在圆形轨道上运行时,

从木星表面水平抛出,恰好不再落回木星表面时,有:

由两式得,

由题意得,R=rsin

答:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径r=

(2)至少以则.的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.

解析

解:(1)由v=得,r=

由题意得,T=

可知r=

(2)探测器在圆形轨道上运行时,

从木星表面水平抛出,恰好不再落回木星表面时,有:

由两式得,

由题意得,R=rsin

答:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径r=

(2)至少以则.的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.

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题型:简答题
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简答题

已知引力常数为G,地球的质量为M,地球的半径为R,某飞船绕地球匀速圆周运动时距地面高度为h,根据以上条件求(用题中字母表示结果):

(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小;

(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小;

(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小;

(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小.

正确答案

解:(1)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=ma

解得:a=

(2)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m

解得:v=

(3)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=mω2(R+h)

解得:ω=

(4)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m(R+h)

解得:T=2π

答:(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小为

(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为

(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小为

(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小为2π

解析

解:(1)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=ma

解得:a=

(2)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m

解得:v=

(3)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=mω2(R+h)

解得:ω=

(4)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m(R+h)

解得:T=2π

答:(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小为

(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为

(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小为

(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小为2π

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题型:简答题
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简答题

一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行,环绕一周飞行时间为T (万有引力常量为G),求:该行星的质量M和平均密度ρ

正确答案

解:研究飞船绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得:

=mR

M=

根据密度公式得出:

ρ===

答:该行星的质量M是,平均密度是

解析

解:研究飞船绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得:

=mR

M=

根据密度公式得出:

ρ===

答:该行星的质量M是,平均密度是

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题型:简答题
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简答题

1957年第一颗人造卫星送上天,开辟了人类宇航的新时代.近五十年来,人类不仅发射了人造地球卫星,还向宇宙空间发射了多个空间探测器.空间探测器要飞向火星等其他行星,甚至飞出太阳系,首先要克服地球对它的引力的作用.理论研究表明,物体在地球附近都受到地球对它的万有引力的作用,具有引力势能,设物体在距地球无限远处的引力势能为零,则引力势能可以表示为E=-G,其中G是万有引力常量,M是地球的质量,m是物体的质量,r是物体距地心的距离.已知:现有一个空间探测器随空间站一起绕地球做圆周运动,运行周期为T,已知探测器的质量为m,地球半径为R,地面附近的重力加速度为g.求:

(1)该空间探测器环绕地球运动的线速度;

(2)要使这个空间探测器从空间站出发,脱离地球的引力作用,至少要对它做多少功.

正确答案

解:(1)空间探测器绕地球作圆周运动,由得空间站的轨道半径为:r=  

随空间站一起运动时,空间探测器的速度为:v===

(2)空间探测器的动能为:=

随空间站一起运动时,空间探测器具有的机械能为:

  E1=-+=+=-

空间站要脱离地球的引力,机械能最小值为E=0,因此,对探测器做功为:

W=E-E1=      

由地面附近的重力加速度g=G 得:W= 

答:(1)该空间探测器环绕地球运动的线速度为

(2)要使这个空间探测器从空间站出发,脱离地球的引力作用,至少要对它作的功.

解析

解:(1)空间探测器绕地球作圆周运动,由得空间站的轨道半径为:r=  

随空间站一起运动时,空间探测器的速度为:v===

(2)空间探测器的动能为:=

随空间站一起运动时,空间探测器具有的机械能为:

  E1=-+=+=-

空间站要脱离地球的引力,机械能最小值为E=0,因此,对探测器做功为:

W=E-E1=      

由地面附近的重力加速度g=G 得:W= 

答:(1)该空间探测器环绕地球运动的线速度为

(2)要使这个空间探测器从空间站出发,脱离地球的引力作用,至少要对它作的功.

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题型:简答题
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简答题

中国的探月计划分三个阶段,2007年10月24日18时05分,搭载着我国首颗探月卫星“嫦娥一号”的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射,这是第一阶段,卫星将环月飞行,拍摄一些月球表面的三维图象.第二阶段,探测器将在月球上实现软着陆.而在第三阶段,中国将发射一个能收集月球样品,并能重返地球的宇宙飞行器.中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测,如图所示,届时将发射一颗运动半径为r的绕月卫星,登月着陆器从绕月卫星出发,沿椭圆轨道降落到月球的表面上,与月球表面经多次碰撞和弹跳停下来.假设着陆器第一次弹起的最大高度为h,水平速度为v1,第二次着陆时速度为v2,已知月球半径为R,着陆器质量为m,不计一切阻力和月球的自转.求:

(1)月球表面的重力加速度g

(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是多大?

正确答案

解:(1)根据动能定理得 

(2)由mg=m得  v==

答:(1)月球表面的重力加速度g

(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是

解析

解:(1)根据动能定理得 

(2)由mg=m得  v==

答:(1)月球表面的重力加速度g

(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是

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题型: 单选题
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单选题

火星表面特征接近地球,可供人类移居.已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的,自转周期与地球的基本相同.地球表面重力加速度为g.则火星表面的重力加速度为(  )

Ag

Bg

Cg

Dg

正确答案

C

解析

解:根据万有引力定律的表达式,结合引力等于重力,则有:G=mg

得到:g=

已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的,火星表面的重力加速度是.故C正确,ABD错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

2013年12月2日1时30分,我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星,12月6日17时47分卫星顺利进入环月轨道.已知地球半径为R1,月球半径为R2,地球表面处的重力加速度为g.若该卫星在地球、月球表面的重力分别为G1、G2则(  )

A月球表面的重力加速度为g

B月球与地球的质量之比为

C卫星沿近月轨道做匀速圆周运动的周期为

D月球与地球的第一宇宙速度之比为

正确答案

C

解析

解:A、卫星的质量为m=,月球表面处的重力加速度g==g.故A错误;

B、由g=,得到月球的质量M=,M=,又=,整理得,月球的质量与地球的质量之比为.故B错误;

C、设卫星质量为m,由mg=m,g=g,解得T=2π.故C正确;

D、月球的第一宇宙速度为v=,地球的第一宇宙速度为v=,将G1=mg,G2=mg代入解得:

=.故D错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

一宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行,要测定该行星的密度,只需(  )

A测定运动周期

B测定环绕半径

C测定行星的体积

D测定运行速度

正确答案

A

解析

解:根据密度公式得:

ρ==

A、根据根据万有引力提供向心力,列出等式:

得:M=

代入密度公式得:ρ==,故A正确.

B、已知飞船的轨道半径,无法求出行星的密度,故B错误.

C、测定行星的体积,不知道行星的质量,故C错误.

D、已知飞船的运行速度,根据根据万有引力提供向心力,列出等式得:,得M=,代入密度公式无法求出行星的密度,故D错误.

故选:A.

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