- 万有引力理论的成就
- 共7348题
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;
(2)月球表面的重力加速度g。
正确答案
解:(1)设卫星质量为m,由万有引力定律及向心力公式知
解得
(2)质量为m'的物体在月球表面所受的重力应等于他所受月球的万有引力,
故有,解得
将(1)中的M代入得。
一艘宇宙飞船绕着某行星作匀速圆周运动,已知运动的轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,行星半径为R。求:
(1)行星的质量M;
(2)行星表面的重力加速度g;
(3)行星的第一宇宙速度v。
正确答案
解:(1)行星对飞船的万有引力提供飞船所需向心力
,
(2);
(3)卫星以第一宇宙速度绕行星附近作匀速圆周运动
;
。
宇宙飞船进入靠近某行星表面的圆形轨道,绕行数圈后着陆在该行星上,宇航员在绕行及着陆后各做一次测量,依据所测量的数据,可以求出该行星的质量M、半径R(已知引力常量为G)。
如果宇宙飞船上备有的实验仪器有:
A.一只秒表
B.一个弹簧秤
C.一个质量为m的钩码
D.一把毫米刻度尺
(1)宇航员两次测量所选用的仪器分别是__________和___________。
(2)宇航员两次测量的物理量分别是___________和___________。
(3)用测得的数据求得该行星的半径R=___________,质量M=___________。
正确答案
(1)A;BC
(2)飞船环绕星球的周期T;弹簧秤悬挂质量为m的钩码时弹簧秤的示数F
(3);
某人质量为50kg,若g取9.8m/s2,G=6.67×10-11N·m2/kg2,地球半径R=6.4×106m,试求地球的质量。
正确答案
6.02×1024kg
在某行星上,宇航员用弹簧称称得质量为m的砝码重量为F,乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行,测得其环绕周期为T,根据这些数据求该星球的质量。
正确答案
M=
土星周围有一颗质量为m的卫星,它绕土星的运动可视为匀速圆周运动,轨道半径为r,周期为T。已知土星的半径为R,引力常量为G。
(1)求土星的质量;
(2)土星表面的重力加速度。
正确答案
(1)
(2)
一个登月的宇航员,能用一个弹簧秤和一个质量为m的砝码,估测出月球的质量和密度吗?写出表达式(已知月球半径R和引力常量G)。
正确答案
解:用弹簧秤测出砝码的重力F
宇航员驾驶一飞船在靠近某行星表面附近的圆形轨道上运行,已知飞船运行的周期为T,行星的平均密度为,试证明
。(万有引力恒量G为已知,k是恒量)
正确答案
证明:设行星半径为R、质量为M,飞船在靠近行星表面附近的轨道上运行时,有
即
①
又行星密度 ②
将①代入②得,证毕
2007年11月17日,“嫦娥一号”成功实施第三次近月制动,进入周期为T的圆形轨道。经过调整后的该圆形轨道将是嫦娥一号的最终工作轨道,这条轨道距离月球表面高度为h,经过月球的南北极上空。已知月球半径为R,万有引力恒量为G,求月球的质量M。
正确答案
解:设嫦娥一号的轨道半径为r,其质量为m
r=R+h
由
得
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,
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