- 万有引力与航天
- 共16469题
已知引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球的自转周期T2,地球表面的重力加速度g,某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:同步卫星绕地心做圆周运动,由得
。
(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由,如不正确,请给出正确的解法和结果;
(2)请根据已知条件再提出一种估算地球质量的方法,并解得结果。
正确答案
解:(1)上面结果是错误的,地球半经R在计算过程中不能忽略
(2)①对于月球绕地球做圆周运动
② 在地面物体重力近似等于万有引力
在一次测定引力常量的实验中,已知一个质量为0.8kg的球,以1.3×10-10N的力吸引另一个质量为4.0×10-3kg的球,这两个球相距0.04m,求引力常量G。地球表面的重力加速度为9.8m/s2,地球的半径为6400km,求地球的质量。
正确答案
2007年10月24日,我国“嫦娥一号”探月卫星成功发射。“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。设卫星距月球表面的高度为h,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。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。
正确答案
解:(1)万有引力提供向心力
求出
(2)月球表面万有引力等于重力
求出
(3)根据,
求出
已知月球与地球的平均距离是3.84×108m,月球绕地球转动的平均速率为1000m/s,试求地球质量M。(保留2位有效数字)
正确答案
5.8×1024kg
下图为中国月球探测工程的标志,它以中国书法的笔触,勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印,象征着月球探测的终极梦想,我国自主研制的第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”的发射成功,标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步。一位勤于思考的同学,为探月宇航员设计了如下实验:在月球表面,一劲度系数为k的轻质弹簧上端与质量为m1的物体A相连,下端与质量为m2的物体B相连,开始时A、B在竖直方向上处于静止状态。现用竖直向上的拉力使A以大小为a的加速度匀加速运动了时间t,此时B刚好离开地面(已知引力常数G,月球半径为R,不计月球自转)。请你求出:
(1)月球的质量;
(2)环绕在月球表面附近做匀速圆周运动的宇宙飞船的速率。
正确答案
解:对A:m1g=kx1;对B:m2g=kx2;对A:
(1)月球表面的物体,解得
(2)对宇宙飞船,解得
某行星的自转周期为T=6h,现用弹簧测力计在该行星的“赤道”和“两极”处测量同一物体的重力,弹簧测力计在赤道上的读数比在两极上的读数小10% (行星视为球体).
(1) 该行星的平均密度是多大?
(2) 设想该行星自转角速度加快到某一值时,在“赤道”上的物体会“飘”起来,这时的自转周期是多少?
正确答案
(1)3. 1×103kg/m3
(2)1. 9 h
宇航员站在一星球的表面上,由距地H高处,以初速度沿水平方向抛出一个小球,小球落到星球的表面,测得水平位移为L。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
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作了一次测量,依据测量数据,可求出该星球的半径R及星球的质量M。(已知万有引力常量为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__________、__________。
(3)用该数据写出半径R、质量M的表达式。R= ______________,M= ______________。
正确答案
(1)A,BC
(2)周期T,物体重力F
(3),
太阳光到达地球表面所需的时间为500s,地球绕太阳运行一周的时间为365天,试估算出太阳的质量。(取一位有效数字)
正确答案
2×1030kg
中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一种子星,观测到它的自转周期为T=1/30 s,问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定,不致因自转而瓦解?计算时星体可视为均匀球体。
正确答案
解:位于赤道处的小块物质质量为m,则有
GMm/R2=m(2π/T)2R
ρ=M / (4πR3/3)
由以上各式得ρ=3π/GT2代入数据解得ρ=1.27×1014 kg/m3
中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一中子星,观测到它的自转周期为T=1/30s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定,不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.67×10-11 m3/kg·s2)
正确答案
解:中子星不瓦解的条件是其表面的物体的万有引力提供向心力,即
两式联立解得:,此密度即是要求的最小密度
太阳光到达地球需要的时间为500s,地球绕太阳运行一周需要的时间为365天,试估算太阳的质量(取一位有效数字)。
正确答案
2×1030 kg
已知一颗卫星在某行星表面上空绕行星做匀速圆周运动,经过时间t,卫星的行程为s,卫星与行星的中心连线扫过的角度是1rad,则卫星的环绕周期T=____________,该行星的质量M=____________(设引力常量为G)。
正确答案
2πt,
万有引力常量G、地球半径R和重力加速度g,你能求出地球的质量吗?
正确答案
其绕月飞行的太空舱在离月球表面112km的轨道上运动,周期是120min,月球半径为1740km,求:
(1) 月球的质量;
(2) 月球的平均密度.
正确答案
解:(1)太空舱做匀速圆周运动,万有引力提供向心,
即,
∴
代入数据得M=7. 19×1022kg.
(2),
代入数据得ρ=3. 26×103kg/m3
扫码查看完整答案与解析