- 万有引力与航天
- 共16469题
有一种卫星叫做极地卫星,其轨道平面与地球的赤道平面成900角,它常应用于遥感探测。假设有一个极地卫星绕地球做匀速圆周运动。该卫星的运动周期为T0/4(T0为地球的自转周期),地球表面的重力加速度为g,地球半径为R。则:
(1)该卫星一昼夜能有几次经过赤道上空?(2)该卫星离地的高度H为多少?
正确答案
(1)8次
(2)
略
(8分)中子星的质量大约与太阳的质量相等,为2Kg,其半径为10Km.(已知G=6.67
N·m2/Kg2,要求结果保留两位有效数字)求:
(1)此中子星表面的自由落体运动的加速度?
(2)绕中子星做圆周运动的小卫星的最大运行速度是多少?
正确答案
(1)g=1.3
(2)v= 1.1
(1)由万有引力等于重力可得 ……………①
得g=1.3 ……………②
(2)当小卫星绕中子星表面做圆周运动时,其速度最大,有
……………③
得v= 1.1 ……………④
评分标准:①③各3分,②④各1分
(13分)自从美国的“勇气”号和“机遇”号火星车在火星上成功登陆后,人们又计划载人登陆火星。飞船飞往火星选择在火星与地球距离最近的时候,已知地球表面的重力加速度为,火星的半径为地球半径的53%(计算时可粗略按50%,即
),其质量为地球质量的11%(计算时可粗略按10%,即
),火星的公转周期为687个地球日(计算时可粗略按680天,地球的公转周期可按360天计算,即
,
)。
(1)若地球和火星绕太阳的运动视作同平面上的匀速圆周运动,则地球与火星两次相距最近的时间间隔是多少?
(2)若宇航员在地球上跳起的高度为h0=0.5m,则他在火星上以相同的初速度跳起的高度为多大?
正确答案
(1)765d
(2)1.25m
略
某行星表面没有空气,假设某宇航员在这个行星表面上以初速度v=2m/s竖直向上抛出一石块,石块向上运动的最大高度为h=0.5m。已知万有引力常量为G。试求:
(1)该行星表面上的重力加速度g=?
(2)假如有一卫星在它的表面附近(可认为卫星离星球表面高度为零)做匀速圆周运动,环绕周期为T。试求该行星的半径R=?和该行星的质量M=?
正确答案
解:(1)设行星轨道半径为r,表面重力加速度为g,质量为M,卫星的质量为m,石块的质量为m1,由机械能守恒得:m1v2=m1gh ①
得
(2)星球表面附近的卫星所受星球的引力等于其重力,有 ②
又因为星球表面附近的卫星的轨道半径等于星球半径R,由星球对卫星的引力提供向心力有 ③
由以上各式得,
太阳正处于主序星演化阶段,为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R= 6.4×106m,地球质量m =6.0
×1024㎏,日地中心的距离r=1.5×1011 m,地球表面处的重力加速度g="10" m/s2,1年约为3.2×107 s,试估算目前太阳的质量M。
正确答案
kg
略
某一行星有一质量为m的卫星,以半径r,周期T做匀速圆周运动,行星的质量
正确答案
分析:由万有引力提供向心力,可以列式求解;
解:设行星的质量为M,由行星对卫星的万有引力提供向心力得
G=
r=ma
解之得
M=
故答案为:
在近似计算时,可以把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为1.5×1011 m,则可以算出太阳的质量大约为多少?(G=6.7×10-11N.m2/kg2)
正确答案
2×1030 kg
解:地球到到太阳的距离为,
,地球的质量为m,太阳的质量为M,
由于地球绕太阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,所以有
,周期
,
则有太阳的质量
宇航员在月球表面完成下面实验:在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部最低点静止一质量为m的小球(可视为质点)如图所示,现给小球一瞬间水平速度V,小球刚好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为,月球的半径为R。
(1)月球表面重力加速度g为多大?
(2)轨道半径为2R的环月卫星周期为多大?
正确答案
解:(1)设月球表面重力加速度为g,小球在最高点的速度为,由机械能守恒定律,小球在从最低点到最高点的过程中,有①
由题意,小球在最高点时,有②
联解有
(2)设月球质量为M,对卫星有③
在月球表面,有④
由③④,得:。
A.如图所示,光滑的半圆槽内,A球从高h处沿槽自由滑下,与静止在槽底的B球相碰,若碰撞后A球和B球到达的最大高度均为h/9,A球、B球的质量之比为______或______.
B.新发现的双子星系统“开普勒-47”有一对互相围绕运行的恒星,运行周期为T,其中一颗大恒星的质量为M,另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一.已知引力常量为G.大、小两颗恒星的转动半径之比为______,两颗恒星相距______.
正确答案
(1)碰撞前A球的速度v0=
碰撞后A球和B球到达的最大高度均为,
根据机械能守恒定律得:mv2=mg•
解得:v=
若碰撞后A以速度v方向,B以速度v向右运动,则有:
mAv0=-mAv+mBv
解得:=
若碰撞后AB一起以速度v向右运动,则有:
mAv0=(mA+mB)v
解得:=
(2)根据万有引力提供向心力得:
G=M
=
M
r=r1+r2
解得:=
r=
故答案为:(1)1:4;1:2;(2)1:3;
某个星球的半径与地球半径相等,质量是地球质量的4倍。在该星球表面有如图所示的半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内,质量为m的小球A,以竖直向下的速度v从与圆心等高处开始沿轨道向下运动,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球恰能分别到达左右两边与圆心等高处。已知地球表面的重力加速度为g。试求:
(1)该星球表面重力加速度;
(2)小球B的质量M;
(3)第一次碰撞刚结束时小球A对轨道的压力大小。
正确答案
解:(1)设地球质量为m,半径为r,星球的质量为m1,半径为r1,表面的重力加速度为g1,根据
,有
(2)设小球在A在与B球相撞前的大小为v1,根据机械能守恒
,得
由于碰撞后A、B球都恰能达到与圆心等高处,所以第一次碰撞刚结束时小球A、B的速度大小相等,方向相反。设速度大小为v2,根据机械能守恒
设小球B的质量为M,根据动量守恒
解得
(3)设第一次碰撞结束时小球A对轨道的压力大小为N,轨道对小球A的支持力为N',则
根据牛顿第二定律
解得=12
科学家发现太空中的γ射线都是从遥远的星球发射出来的.当γ射线爆发时,在数秒内所产生的能量大致相当于太阳质量全部亏损所得到的能量,科学家利用超级计算机对γ射线的爆炸状态进行模拟,发现γ射线爆发起源于一垂死星球“坍塌”过程,只有星球“坍塌”时,才能释放出如此巨大的能量.已知太阳光照射到地球所需时间为t,地球公转周期为T,真空中光速为c,万有引力常量为G,试计算一次γ射线爆发所产生的能量.
正确答案
解:设太阳的质量为,则地球绕太阳转由万有引力提供向心力:
又=且
得
下列有关天体运动的说法中正确的是( )
正确答案
以下说法中,正确的是( )
正确答案
同步卫星相对地面静止不动,犹如悬在高空中,下列说法正确的是( )
正确答案
假设月亮和同步卫星都是绕地心做匀速圆周运动的,下列说法正确的是( )
正确答案
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