- 万有引力与航天
- 共16469题
设想人类开发月球,不断地把月球上的矿藏搬运到地球上,假设经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比( )
①地球与月球间的万有引力将变大;
②地球与月球间的万有引力将变小
③月球绕地球运动的周期将变长;
④月球绕地球运动的周期将变短.
正确答案
解析
解:①②、根据万有引力定律得:
地球与月球间的万有引力F=,
由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上,所以m减小,M增大.
由数学知识可知,当m与M相接近时,它们之间的万有引力较大,当它们的质量之差逐渐增大时,m与M的乘积将减小,它们之间的万有引力值将减小,故①错误、②正确.
③④、设月球质量为m,地球质量为M,月球与地球之间的距离为r,
假定经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动(轨道半径r不变),
根据万有引力提供向心力得:,得T=2π
随着地球质量的逐步增加,M将增大,将使月球绕地球运动周期将变短.故③错误、④正确.
故B正确、ACD错误.
故选:B.
质量为m的载人飞船在距离地面高为h的轨道上做匀速圆周运动,已知地球质量为M,半径为R,表面处的重力加速度为g,忽略地球的自转,则关于飞船受到地球的引力F,线速度V,加速度a,周期T,正确的选项是( )
正确答案
解析
解:A、F=,又GM=gR2,可得F=
,则A错误
B、v=,又GM=gR2,可得v=
,则B错误
C、由a=,又GM=gR2,可得:a=
,则C正确
D、由T=,又GM=gR2,可得T=
,则D错误
故选:C
在万有引力定律的公式F=中,r是( )
正确答案
解析
解:A、在万有引力定律的公式F=G中,对星球之间而言,r是指运行轨道的平均半径,故A正确;
B、在万有引力定律的公式F=G中,对地球表面的物体与地球而言,r是指物体距离地心的距离,故B错误;
C、在万有引力定律的公式F=G中,对两个均匀球而言,r是指两个球心间的距离,故C正确;
D、在万有引力定律的公式F=G中,对飞机而言,r是指飞机到地心的距离,故D错误.
故选:AC.
据报道,美国航空航天管理局计划在2008年10月发射“月球勘测轨道器(LRO)”.已知LRO绕月飞行的周期为T,月球半径为R,月球表面的重力加速度为g,试求LRO距月球表面的高度h?
正确答案
解:LRO绕月飞行,卫星的万有引力提供向心力: ①
在月球表面,有: ②
解①②两式得:
答:LRO距月球表面的高度h为.
解析
解:LRO绕月飞行,卫星的万有引力提供向心力: ①
在月球表面,有: ②
解①②两式得:
答:LRO距月球表面的高度h为.
人造地球卫星在绕地球做匀速圆周运动的过程中由于受到微小的阻力,轨道半径将缓慢减小.在此运动过程中,卫星所受万有引力大小将______;其动能将______ (选填“减小”、“增大”或不变).
正确答案
增大
增大
解析
解:万有引力公式F=,r减小,万有引力增大.根据动能定理,万有引力做正功,阻力做功很小很小,所以动能增大.
故答案为:增大、增大.
对于万有引力定律公式中r的理解,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对做圆周运动的地球卫星而言,r是卫星的轨道半径,故A正确.B错误;
C、对地球表面的物体而言,r是物体距离地心的距离,故C错误;
D、对两个质量分布均匀的球体而言,r是两球心之间的距离,故D正确;
故选AD.
(2016•四川一模)火星是一颗与地球临近的太阳行星,其球体半径约为地球的二分之一,质量大约为地球的十分之一,公转半径是地球公转半径的1.5倍,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据开普勒第三定律可知,围绕同一个中心天体公转时,轨道半长轴的三次方与周期的平方之比相等,则=
,火星公转半径是地球公转半径的1.5倍,T地=1年,T火=
年,故A错误;
B、星球表面万有引力等于重力,则有,则
,则
,故B错误;
C、第一宇宙速度v=,则
,则火星上的第一宇宙速度小于地球上第一宇宙速度,故C错误;
D、根据万有引力提供向心力得:,解得:T=
,则
,故D正确;
故选:D
科学家对某行星和它的一颗卫星进行观测,发现这颗卫星绕行星运行的轨迹是半径为r的圆周,周期为T1,该行星的星球半径为R,行星自转的周期为T2,求:
(1)该行星的质量;
(2)若在该行星上发射一颗同步卫星,求同步轨道离地面的高度.
正确答案
解:(1)卫星绕行星做圆周运动,设行星质量为M,卫星质量为m,根据万有引力提供向心力,
得
解得
(2)设同步卫星的质量为m‘,离地面高度为h,根据万有引力提供向心力
解得
答:(1)该行星的质量为;
(2)若在该行星上发射一颗同步卫星,则同步轨道离地面的高度为.
解析
解:(1)卫星绕行星做圆周运动,设行星质量为M,卫星质量为m,根据万有引力提供向心力,
得
解得
(2)设同步卫星的质量为m‘,离地面高度为h,根据万有引力提供向心力
解得
答:(1)该行星的质量为;
(2)若在该行星上发射一颗同步卫星,则同步轨道离地面的高度为.
地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,万有引力常量为G,用上述物理量估算出来的地球平均密度是______.
正确答案
解析
解:在地球表面重力与万有引力相等有:
可得地球的质量M=
根据密度公式有地球的密度=
故答案为:
2011年8月12日,我国在西昌卫星发射中心,将巴基斯坦通信卫星1R(Paksat-1R)成功送入地球同步轨道,发射任务获得圆满成功.关于成功定点后的“1R”卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.任何绕地球做圆周运动的卫星速度都小于第一宇宙速度,故A错误;
B.“1R”卫星为地球同步卫星,有四个“定”:定轨道、定高度、定速度、定周期.故B正确;
C.“1R”卫星的周期与地球自转一周时间相等,即23时56分4秒,球绕地球运行的周期大约27天,故C错误;
D..根据可知,随着半径R的增大,a在减小,故“1R”卫星的向心加速度比赤道上物体的向心加速度小,故D错误.
故选B.
“嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动,经过变轨、制动后,成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星.设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为r,做匀速圆周运动的周期为T.已知月球半径为R,引力常量为G.(球的体积公式V=πR3,其中R为球的半径)求:
(1)月球的质量M;
(2)月球表面的重力加速度g;
(3)月球的密度ρ.
正确答案
解:(1)对卫星,由万有引力提供向心力
=m
得:M=
(2)假设月球表面附件有一物体m′,其所受万有引力等于重力
=m′g
g=
(3)球的体积公式V=πR3,根据密度的定义,
ρ==
答:(1)月球的质量是;
(2)月球表面的重力加速度是;
(3)月球的密度是.
解析
解:(1)对卫星,由万有引力提供向心力
=m
得:M=
(2)假设月球表面附件有一物体m′,其所受万有引力等于重力
=m′g
g=
(3)球的体积公式V=πR3,根据密度的定义,
ρ==
答:(1)月球的质量是;
(2)月球表面的重力加速度是;
(3)月球的密度是.
公元1543年.哥白尼的《天体运行论》一书问世,该书预示了地心宇宙论的终结.哥白尼提出行星绕太阳做匀速圆周运动,其运动的示意图如图所示,假设行星只受到太阳的引力作用.按照哥白尼上述的现点,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由于各行星的质量不同,各行星的轨道半径不等,万有引力大小不等,故A错误.
B、根据G=ma得,a=
,土星的轨道半径大,则土星的向心加速度较小,故B错误.
C、根据G=m
知,v=
,木星的轨道半径大于地球的轨道半径,则木星的线速度小于地球的线速度,故C错误.
D、根据G=mr
得,T=
,火星的轨道半径大于地球的轨道半径,则火星的周期大于地球的周期,即大于1年,故D正确.
故选:D.
人们认为某些白矮星(密度较大的恒星)每秒大约自转一周.(万有引力常量G=6.67×10-11N•m2/kg2,地球半径约为6.4×103 km)
(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉,它的密度至少为多少?
(2)假设某白矮星密度约为此值,且其半径等于地球半径,则它的第一宇宙速度约为多少?
正确答案
解:(1)设白矮星赤道上的物体m恰好不被甩出去,万有引力刚好提供自转所需向心力有:
则G=m(
)2R ①
可得白矮星的质量M=
根据球的体积公式知,白矮星的体积:V=πR3②
所以其平均密度ρ==
=
=1.41×1011kg/m3
(2)白矮星表面重力提供圆周运动向心力有
G=m
,解得
第一宇宙速度v=④
M=ρ•πR3⑤
所以第一宇宙速度:v==
=
=
=4.02×107m/s
答:(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉,它的密度至少为1.41×1011kg/m3;
(2)假设某白矮星密度约为此值,且其半径等于地球半径,则它的第一宇宙速度约为4.02×107m/s.
解析
解:(1)设白矮星赤道上的物体m恰好不被甩出去,万有引力刚好提供自转所需向心力有:
则G=m(
)2R ①
可得白矮星的质量M=
根据球的体积公式知,白矮星的体积:V=πR3②
所以其平均密度ρ==
=
=1.41×1011kg/m3
(2)白矮星表面重力提供圆周运动向心力有
G=m
,解得
第一宇宙速度v=④
M=ρ•πR3⑤
所以第一宇宙速度:v==
=
=
=4.02×107m/s
答:(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉,它的密度至少为1.41×1011kg/m3;
(2)假设某白矮星密度约为此值,且其半径等于地球半径,则它的第一宇宙速度约为4.02×107m/s.
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所示,利用这些数据来计算地球表面对月球表面间的距离s,则下列结果中正确的是( )
正确答案
解析
解:A ct为月地之间距离的2倍.故A错误
B 为轨道半径,即为月心与地心之间的距离,减去两者的半径即为月地距离.故B正确
C 该式无意义.更不是月地距离.故C错误
D 为由
和GM=gR2结合得求出的月心与地心之间的距离,减去两者的半径即为月地距离.故D正确
故选:B D
欧洲天文学家发现了可能适合人类居住的行星“格里斯581c”.该行星的质量是地球的m倍,直径是地球的n倍.设在该行星表面及地球表面发射人造卫星的最小发射速度分别为v1、v2,则的比值为( )
正确答案
解析
解:星球表面发射人造卫星的最小发射速度即第一宇宙速度,根据万有引力提供向心力得:
G
解得:
v=∝
该行星的质量是地球的m倍,直径是地球的n倍,故:
=
故选:D.
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