- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
我国的“嫦娥工程”取得了初步的成功.如图所示,假设月球半径为R,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近地点B再次点火变轨进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、卫星由原来的高轨道进入低轨道要减速,但是由于引力做功,最终会导致低轨道上的速度比高轨道速度大,故飞船在轨道Ⅰ的运动速率小于飞船在轨道Ⅲ的运动速率,故A错误.
BC、由于点火后由原来的高轨道进入低轨道,可知卫星要减速,故卫星在A处,飞船变轨后瞬间的动能小于变轨前瞬间的动能,故B错误,C正确.
D、依据万有引力提供向心力周期表达式可得:
,
解得:,可知轨道越高,周期越大,飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需时间小于在轨道Ⅱ绕月运行一周所需时,故D错误.
故选:C.
某天体围绕火星做匀速圆周运动,其周期为T,轨道半径为r,火星的半径为R,引力常量为G,求:
(1)火星的质量;
(2)火星的密度.
正确答案
解:(1)天体绕火星做圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力,令火星的质量为M,天体质量为m,则有:
可得火星的质量为:M=
(2)火星的半径为R,故火星的体积,根据密度公式有:
火星的密度为:
答:(1)火星的质量为;
(2)火星的密度
解析
解:(1)天体绕火星做圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力,令火星的质量为M,天体质量为m,则有:
可得火星的质量为:M=
(2)火星的半径为R,故火星的体积,根据密度公式有:
火星的密度为:
答:(1)火星的质量为;
(2)火星的密度
发射火箭的时候,火箭中的物体会处于超重状态.已知一物体在地球表面重20N,它在以6m/s2的加速度竖直加速上升的火箭中的视重为17N,则此时火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍?(已知地球表面的重力加速度g=10m/s2)
正确答案
解:设此时火箭所在处的重力加速度为g′,地球表面的重力加速度为g.
物体的质量为 m==
=2kg,
对处在火箭中的物体,应用牛顿第二定律得:N-mg′=ma,
重力加速度:g′=2.5m/s2=g,
在地表时,物体的重力等于地球对它的引力:mg=G,
在高为h的位置上,有:mg′=G,
解得:=
=
,解得:h=R;
此时火箭离地球表面的距离为地球半径的1倍.
答:此时火箭离地球表面的距离为地球半径的1倍.
解析
解:设此时火箭所在处的重力加速度为g′,地球表面的重力加速度为g.
物体的质量为 m==
=2kg,
对处在火箭中的物体,应用牛顿第二定律得:N-mg′=ma,
重力加速度:g′=2.5m/s2=g,
在地表时,物体的重力等于地球对它的引力:mg=G,
在高为h的位置上,有:mg′=G,
解得:=
=
,解得:h=R;
此时火箭离地球表面的距离为地球半径的1倍.
答:此时火箭离地球表面的距离为地球半径的1倍.
2013年11月15日,来自人民网的消息:“嫦娥三号月球探测器发射在即,嫦娥三号探测器采用核动力推进,代表世界最高水平”.假设某一段时间内,“嫦娥三号”在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动.若已知引力常量为G,月球质量为M,月球半径为R月.则:
(1)则“嫦娥三号”环绕月球运行的周期为多少?
(2)若已知月球半径为地球半径的,即 R月=
;月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的
,即g月=
,则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍?
正确答案
解:(1)“嫦娥三号”在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动,运行周期为T,
则有:
解得:
(2)对于近月卫星,重力提供向心力:
对于近地卫星,也是由重力提供向心力:
化简得:
答:(1)“嫦娥三号”环绕月球运行的周期为.
(2)近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的倍.
解析
解:(1)“嫦娥三号”在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动,运行周期为T,
则有:
解得:
(2)对于近月卫星,重力提供向心力:
对于近地卫星,也是由重力提供向心力:
化简得:
答:(1)“嫦娥三号”环绕月球运行的周期为.
(2)近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的倍.
经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间,它们绕太阳沿椭圆轨道运行,其轨道参数如下表.
注:AU是天文学中的长度单位,1AU=149597870700m(大约是地球到太阳的平均距离).
“神舟星”和“杨利伟星”绕太阳运行的周期分别为T1和T2,它们在近日点的加速度分别为a1和a2.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第三定律有:,其中a为轨道的半长轴,根据题目给出的数据可知:a神舟>a杨利伟,所以有T1>T2,
根据万有引力产生加速度有,由于近日点杨利伟星距太阳的距离比神舟星小,所以产生的加速度来得大,即a1<a2,
故选A.
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