- 万有引力与航天
- 共16469题
某个行星的质量是地球质量的一半,半径也是地球半径的一半,那么一个物体在此行星表面上的重力是地球表面上重力的( )
正确答案
解析
解:根据万有引力等于重力得:G=mg,得 g=
行星质量是地球质量的一半,半径也是地球半径的一半,一个物体在此行星上的重力和地球上重力之比:
=
=
=
22=2
故选:D.
某实心匀质球半径为R,质量为M,在球外离球面h高处有一质量为m的质点,则其受到的万有引力大小为______.
正确答案
解析
解:由万有引力公式得:,故B正确
故答案为:.
假如在月球上发射一颗人造月球卫星,测出卫星环绕月球飞行的周期为T,设卫星到月球表面的距离与月球半径相比可以忽略,并忽略其他星球对卫星的引力,卫星的运动可近似为匀速圆周运动,已知万有引力恒量为G,可求得月球的平均密度为______.
正确答案
解析
解:研究卫星环绕月球飞行根据万有引力提供向心力列出等式,
=m
解得:M=
研究卫星环绕月球飞行根据万有引力提供向心力列出等式,所以r=R
根据密度定义式得
ρ==
=
故答案为:
据《天文学与天体物理学》报道,在地球的北半球就可以观测到距离地球1.3万光年的鹿豹座星团中两颗恒星,如图所示,它是由两颗大质量恒星构成的双星系统.该系统的两颗恒星质量分别为太阳的38倍和32倍,轨道周期为28小时,现两恒星外表面已开始接触,若已知太阳质量,引力常量,两星体可视为质量分布均匀的球体,则( )
正确答案
解析
解:设m1、m2的轨道半径分别为r1、r2,轨道周期为T,根据牛顿第二定律得:
=m1
r1,
=m2
r2,
L=r1+r2,
已知太阳质量,引力常量,两颗恒星质量分别为太阳的38倍和32倍,轨道周期为28小时,
所以可以得出两星球中任何一个的半径和两星球球心之间的距离,故A正确,B错误;
C、现两恒星外表面已开始接触,所以轨道半径也是自身半径,已知质量所以可求出两星球中任何一个的密度,故C正确;
D、线速度v=,所以能求出两星球中任何一个的线速度,故D错误;
故选:AC.
(2015秋•晋中期末)我国首个月球探测计划”嫦娥工程”分三个阶段实施,大约用十年左右时间完成.假设你经过刻苦学习与训练,作为宇航员登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回到抛出点.已知月球的半径为R,引力常量为G,则月球的质量为( )
正确答案
解析
解:小球在月球表面以速度v0做竖直上抛运动,其加速度等于月球表面的重力加速度,为:
g==
在月球表面物体的重力等于万有引力,则得:
mg=G
解得:M月=
故选:D
理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零.现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体,O为球心,以O为原点建立坐标轴Ox,如图所示.在x轴上各位置重力加速度大小用g表示,地球表面处重力加速度大小用g0表示,则选项的四个g值随x的变化关系图正确的是( )
正确答案
解析
解:令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g=
由于地球的质量为M=πR3•ρ,
所以重力加速度的表达式可写成:g=.
根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,固在深度为R-r的井底,受到地球的万有引力即为半径等于r的球体在其表面产生的万有引力,g′=
当r<R时,g与r成正比,当r>R后,g与r平方成反比.
故选:A.
2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面.如图所示是嫦娥三号探测器携“玉兔号”奔月过程中某阶段运动示意图,关闭动力的嫦娥三号探测器在月球引力作用下向月球靠近,并将沿椭圆轨道在P处变轨进入圆轨道,已知探测器绕月做圆周运动轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在P点变轨前后嫦娥三号都只有引力做功,机械能均守恒,但在变轨时速度减小,机械能减小,故A错误;
B、嫦娥三号携玉兔号绕月球做圆周运动的过程中,玉兔号所受重力等于万有引力,不为零,故B错误;
C、据牛顿第二定律得:G=ma,得 a=
,可知变轨前后嫦娥三号在P点的加速度相等,故C正确;
D、万有引力等于向心力,有:G=m
r,可以求解出质量为M=
,但不知道月球的半径,无法求解月球的密度,故D错误;
故选:C.
某星体与地球的半径之比为2:3,质量之比为4:9,则星体表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为______.
正确答案
1:1
解析
解:星球表面重力与万有引力相等有:
可得重力加速度为:
g=
得:
故答案为:1:1.
某同学设想驾驶一辆由火箭作为动力的陆地太空两用汽车在赤道沿地球自转方向行驶,汽车的行驶速度可以任意增加,当汽车的速度增加到某值v(相对地面)时,汽车与地面分离成为绕地心做圆周运动的“航天汽车”,对此下列说法正确的是(不计空气阻力,取地球的半径R=6400km,g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:A、汽车沿地球赤道行驶时,由重力和支持力的合力提供向心力.设汽车的质量为m,支持力为F,速度为v,地球半径为R,则由牛顿第二定律得
mg-F=m
得 F=mg-m
当汽车速度v增大时,支持力F减小,则汽车对对地面的压力减小.故A错误.
B、在此“航天汽车”上物体处于完全失重状态,不能用弹簧测力计测量物体的重力.但可以测量力的大小,故B错误.
C、D,7.9km/s≈8km/s是第一宇宙速度,当汽车速度v=8km/s时,汽车将离开地面绕地球做圆周运动,成为近地卫星.故CD正确.
故选CD
在“嫦娥”号撞月过程中,假如“嫦娥”号落至离月球表面h高处开始自由下落,经过最后64m所用的时间是4s,月球表面没有空气,月球表面的重力加速度等于地球表面重力加速度的,即g′=
g=1.6m/s2,求:“嫦娥”号下落的总时间t和下落的高度h.
正确答案
解:令嫦娥号下落时间为t,则由题意得下落最后4s的高度为h′=64m,根据运动规律有:
代入数据解得:t=12s
物体下落高度h==
=115.2m
答:嫦娥号下落的总时间为12s,下落高度为115.2m.
解析
解:令嫦娥号下落时间为t,则由题意得下落最后4s的高度为h′=64m,根据运动规律有:
代入数据解得:t=12s
物体下落高度h==
=115.2m
答:嫦娥号下落的总时间为12s,下落高度为115.2m.
2013年12月14日,“嫦娥三号”携“也玉兔号”月球车首次在月球实现软着陆并进行巡视探索.若“嫦娥一号”和“嫦娥三号”绕月均做匀速圆周运动,它们的运行轨道如图所示,设它们绕月球运行时轨道半径分别为r1、r2(r1>r2),速度大小分别为v1、v2,周期分别为T1、T2,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:根据得,速度
,周期T=
,
因为r1>r2,则v1<v2,T1>T2,故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在该行星上,飞船上备有以下实验器材
A.精确秒表一只
B.已知质量为m的物体一个
C.弹簧秤一个
D.天平一台(附砝码)
已知宇航员在绕行时及着陆后各做了一次测量,依据测量数据,可求出该星球的半径R及星球的质量M.(已知引力常量为G)
(1)两次测量所选用的器材分别为______,______.(用序号表示)
(2)两次测量的物理量分别是______,______.(物理量后面注明字母,字母不能重复.)
(3)用该数据写出半径R,质量M的表达式.R=______,M=______.
正确答案
A
BC
周期T
物体重力FG
解析
解:(1)重力等于万有引力:mg=G
万有引力等于向心力:G=m
R
由以上两式解得:R=----①
M=----②
由牛顿第二定律:FG=mg------③
因而需要用计时表测量周期T,用弹簧秤测量重力;
故选:A BC.
2)由第一问讨论可知,需要用计时表测量周期T,用弹簧秤测量重力;
故答案为:飞船绕行星表面运行的周期T,质量为m的物体在行星上所受的重力FG .
(3)由①②③三式可解得
R=
M=
故答案为:(1)A,B C
(2)周期T,物体重力FG
(3 ,
如表是地球、火星的有关情况比较
根据以上信息,关于地球及火星(行星的运动可看做匀速圆周运动),下列推测正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由v=,可知,半径越大,线速度反而小,故A错误;
B、由,可知半径越大,加速度反而小,故B正确;
C、由,可知周期越大,线速度越小,故C正确;
D、星球对其表面物体的万有引力等于物体受到的重力,即,由于不知道地球与火星的质量关系以及它们的半径关系,无法比较重力加速度的大小,故D错误;
故选:BC.
如图所示一宇航员站在一星球表面,用一个质量为m的小球在一为θ的斜面上做半径为r的圆周运动,小球运动到最高点和最低点绳的拉力差为F,已知该星球的半径为R,万有引力常量为G.求该星球的质量M.
正确答案
解:令小球在最高点的速度为v,根据动能定理小球运动到最低点时的速度满足:
mg•2rsin
可得v…①
小球沿斜面方向的合力提供小球圆周运动向心力有:
最高点有:…②
最低点有:…③
又T2-T1=F…④
由①②③④可得:
g=
又在星球表面重力与万有引力相等有:
所以星球的质量M==
答:所以该星球的质量为.
解析
解:令小球在最高点的速度为v,根据动能定理小球运动到最低点时的速度满足:
mg•2rsin
可得v…①
小球沿斜面方向的合力提供小球圆周运动向心力有:
最高点有:…②
最低点有:…③
又T2-T1=F…④
由①②③④可得:
g=
又在星球表面重力与万有引力相等有:
所以星球的质量M==
答:所以该星球的质量为.
地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,引力常量为G,一颗卫星在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动,求:
(1)地球的密度.
(2)卫星的运动周期.
正确答案
解:(1)根据得,地球的质量M=
,
则地球的密度为:=
.
(2)根据得卫星的周期为:T=
=
.
答:(1)地球的密度为.
(2)卫星运动的周期为.
解析
解:(1)根据得,地球的质量M=
,
则地球的密度为:=
.
(2)根据得卫星的周期为:T=
=
.
答:(1)地球的密度为.
(2)卫星运动的周期为.
扫码查看完整答案与解析