- 万有引力理论的成就
- 共7348题
2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50×102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。
（1）若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50×102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的多少倍（结果保留一位有效数字）；
（2）黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚。由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=-G
正确答案
解：（1）S2星绕人马座A*做圆周运动的向心力由人马座A*对S2星的万有引力提供，设S2星的质量为mS2，角速度为ω，周期为T，则
设地球质量为mE，公转轨道半径为rE，周期为TE，则
综合上述三式得
式中TE=1年 ④，rE=1天文单位 ⑤
代入数据可得
（2）引力对粒子作用不到的地方即为无限远，此时料子的势能为零。“处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚”，说明了黑洞表面处以光速运动的粒子在远离黑洞的过程中克服引力做功，粒子在到达无限远之前，其动能便减小为零，此时势能仍为负值，则其能量总和小于零，则有
依题意可知
可得
代入数据得
据美联社2002年10月7日报道，天文学家在太阳系的9大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期为288年。若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆，问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍？（最后结果可用根式表示）
正确答案
解：设太阳的质量为M；地球的质量为m0，绕太阳公转周期为T0，与太阳的距离为R0，公转角速度为ω0；新行星的质量为m，绕太阳公转周期为T，与太阳的距离为R，公转角速度为ω。则根据万有引力定律和牛顿定律，得：
由以上各式得
已知T=288年，T0=1年，得
据报道，最近的太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为50kg的人在这个行星表面的重量约为800N，地球表面处的重力加速度为10m/s2。求：
（1）该行星的半径与地球的半径之比约为多少？
（2）若在该行星上距行星表面2m高处，以10m/s的水平初速度抛出一只小球（不计任何阻力），则小球的水平射程是多大？
正确答案
解：（1）在该行星表面处，由
由万有引力定律
故
代入数据解得
（2）由平抛运动运动的规律，有
故
代入数据解得x=5m
2008年9月25日22时03分，在神舟七号载人飞船顺利进入环绕轨道后，人们注意到这样一个电视画面，翟忠刚放开了手中的飞行手册，绿色的封面和白色的书页在失重的太空中飘浮起来．假设这时宇航员手中有一铅球，下面说法正确的是（ ）
正确答案
甲、乙两颗人造地球卫星，质量相等，它们都近似看成作匀速圆周运动，若甲的运动周期比乙小，则（ ）
正确答案
据报道，我国将于2011年上半年发射“天宫一号”目标飞行器，2011年下半年发射“神舟八号”飞船．届时“神舟八号”与“天官一号”分别在内外轨道绕地球做圆周运动．下列判断正确的是（ ）
正确答案
已知天宫一号绕地球做圆周运动的半径为r，周期为T，万有引力常量为G，由此可求出（ ）
正确答案
北京时间2012年2月25日凌晨0时12分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第十一颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道．这标志着北斗卫星导航系统建设又迈出了坚实的一步，北斗卫星导航系统可以免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10m，测速精度0.2m/s，以下说法不正确的是（ ）
正确答案
2011年11月3日凌晨，“神舟八号”与“天宫一号”空间站成功对接．对接后，空间站在离地面三百多公里的轨道上绕地球做匀速圆周运动．现已测出其绕地球球心作匀速圆周运动的周期为T，已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g、万有引力常量为G，则根据以上数据，以下能够计算的物理量是（ ）
正确答案
自1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造卫星以来，人类的活动范围逐步扩展，现在已成功地把人造天体送到火星上漫步，我国也已实现载人航天飞行，并着手实施登月计划．下列有关人造天体的说法中正确的是（ ）
正确答案
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