- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
宇宙飞船以周期T绕地球做圆周运动时,由于地球遮挡阳光,会经历“日全食”过程,如图.已知地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G,地球自转周期为T0,太阳光可看作平行光,宇航员在A点测出地球的张角为α,则飞船绕地球运动的线速度为______,飞船每次“日全食”过程的时间为______.
正确答案
解析
解:飞船绕地球匀速圆周运动
因为线速度为:
又由几何关系知:
得:
所以:
由几何关系,飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过α角,所以,故所需的时间为
故答案为:;
.
未来“嫦娥五号”落月后,轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动,如图所示.设卫星距离月球表面高为h,绕行周期为T,已知月球绕地球公转的周期为T0,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球半径为r,万有引力常量为G.试分别求出:
(1)地球的质量和月球的质量;
(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球,最少需要多长时间?(已知光速为c,此问中设h<<r<<R)
正确答案
解:(1)设地球的质量为M0,月球的质量为M1,卫星的质量为m1,地球表面 某一个物体的质量为m2,
地球表面的物体受到的地球的吸引力约等于重力,则:
所以:
由万有引力定律及卫星的向心力公式知:
解得:
(2)设月球到地球的距离为L,则:
所以:
由于h<<r<<R,所以卫星到达地面的距离:s=L-R
中继卫星向地球发送的信号是电磁波,速度与光速相等,即v=c,所以:s=ct
时间:.
答:(1)地球的质量是,月球的质量是
;(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球,最少需要的时间是
.
解析
解:(1)设地球的质量为M0,月球的质量为M1,卫星的质量为m1,地球表面 某一个物体的质量为m2,
地球表面的物体受到的地球的吸引力约等于重力,则:
所以:
由万有引力定律及卫星的向心力公式知:
解得:
(2)设月球到地球的距离为L,则:
所以:
由于h<<r<<R,所以卫星到达地面的距离:s=L-R
中继卫星向地球发送的信号是电磁波,速度与光速相等,即v=c,所以:s=ct
时间:.
答:(1)地球的质量是,月球的质量是
;(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球,最少需要的时间是
.
对于相隔一定距离的两个质点,要使它们之间的万有引力变为原来的2倍,可行的是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力定律公式F=得,
A、仅把某质点的质量增大为原来的2倍,它们之间的万有引力变为原来的2倍,故A正确,C错误;
C、仅把两者之间的距离减小到原来的,则万有引力的大小变为原来4倍,故C错误;
D、仅把两者之间的距离减小到原来的,它们之间的万有引力变为原来的2倍,故D正确;
故选:AD.
一宇航员在某星球表面以初速度为v0,竖直向上抛出一个小球,他测得小球从抛出到落回星球表面所用时间为t,已知该星球半径为R,星球可视为质量分布均匀的球体,该星球的自转周期为T,已知万有引力恒量为G,忽略空气阻力,求:
(1)该星球的密度为多少?该星球的第一宇宙速度为多少?
(2)若发射一颗该星球的同步卫星,同步卫星离该星球表面的高度为多少?
正确答案
解:(1)星球表面的重力加速度g=,
根据GM=gR2得,星球的质量M=,
则星球的密度=
.
根据mg=m得,行星的第一宇宙速度v=
.
(2)根据得,
同步卫星离星球表面的高度h=-R,
又GM=,
则h=-R.
答:(1)星球的密度为,星球的第一宇宙速度为
;
(2)同步卫星离该星球表面的高度为-R.
解析
解:(1)星球表面的重力加速度g=,
根据GM=gR2得,星球的质量M=,
则星球的密度=
.
根据mg=m得,行星的第一宇宙速度v=
.
(2)根据得,
同步卫星离星球表面的高度h=-R,
又GM=,
则h=-R.
答:(1)星球的密度为,星球的第一宇宙速度为
;
(2)同步卫星离该星球表面的高度为-R.
为了探测某星球,载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心,半径为r1的圆轨道上运动,周期为T1,总质量为m1.随后登陆舱脱离飞船,变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动,此时登陆舱的质量为m2,则该星球的质量M为______,登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期T2为______.
正确答案
解析
解:飞船在轨道1上绕星球圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:
可得星球的质量M=.
飞船在轨道r2上运行时,万有引力提供圆周运动向心力有:
可得飞船的周期T2==
故答案为:,
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