- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
2007年10月24日18时05分,中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空,“嫦娥奔月”成为中国航天的现实,为了方便研究,我们将“嫦娥奔月”的过程简化为:“嫦娥一号”升空后,首先进入周期为T1的近地圆轨道,然后在地面的指令下经过一系列的变轨后最终被月球捕获,在距离月球表面为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动.已知地球质量为M1,半径为R1,月球质量为M2,半径为R2.求:“嫦娥一号”绕月球运动时的周期T2(最终结果用题目中的物理量为表示).
正确答案
解:在近地轨道有:
在绕月公转时有:
解得:
答:“嫦娥一号”绕月球运动时的周期为
解析
解:在近地轨道有:
在绕月公转时有:
解得:
答:“嫦娥一号”绕月球运动时的周期为
登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响,根据如表,火星和地球相比( )
正确答案
解析
解:A、由表格数据知,火星的轨道半径比地球的大,根据开普勒第三定律知,火星的公转周期较大,故A错误.
B、对于任一行星,设太阳的质量为M,行星的轨道半径为r.
根据G=ma,得加速度 a=
,则知火星做圆周运动的加速度较小,故B正确.
C、在行星表面,由G=mg,得 g=
由表格数据知,火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为 =
•
=
×
<1
故火星表面的重力加速度较小,故C错误.
D、设行星的第一宇宙速度为v.则 G=m
,得 v=
.代入可得火星的第一宇宙速度较小.故D错误.
故选:B.
2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面.如图所示是嫦娥三号探测器携“玉兔号”奔月过程中某阶段运动示意图,关闭动力的嫦娥三号探测器在月球引力作用下向月球靠近,并将沿椭圆轨道在B处变轨进入圆轨道,已知探测器绕月做圆周运动轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、嫦娥三号探测器在沿椭圆轨道飞向B处的过程中,月球对探测器的引力对飞船做正功,根据动能定理可知,探测器正加速速飞向B处,故A错误.
B、椭圆轨道和圆轨道是不同的轨道,航天飞机不可能自主改变轨道,只有在减速后,做近心运动,才能进入圆轨道.故B正确.
C、万有引力提供向心力,得:
,既根据轨道半径为r,周期为T,万有引力常量为G计算出月球的质量.但是不知道月球的半径,所以不能计算出月球的体积,故不能计算出月球的密度,故C错误.
D、由于不知道嫦娥三号探测器的质量,故不能计算出嫦娥三号受到月球引力的大小,故D错误.
故选:B.
如图所示,已知月亮绕地球转动的线速度v,轨道半径为r,引力常量为G,求:
(1)月球绕地球转动的向心加速度a;
(2)地球质量M.
正确答案
解:(1)由向心加速度的公式得:a=
(2)由万有引力提供向心力得:
得:M=
答:(1)月球绕地球转动的向心加速度是;
(2)地球质量是.
解析
解:(1)由向心加速度的公式得:a=
(2)由万有引力提供向心力得:
得:M=
答:(1)月球绕地球转动的向心加速度是;
(2)地球质量是.
印度向火星发射的第一颗探测器“曼加里安”将于2014年9月到火星.如图所示,假设“曼加里安”绕火星表面做圆周运动的周期为T,在火星上着陆后,自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P.已知引力常量为G,不考虑火星的自传,由以上数据可以求出的量有( )
正确答案
解析
解:A、质量为m的仪器重力为P,据G=mg,可得火星表面的重力加速度g=,故A正确;
B、根据探测器做圆周运动的向心力由万有引力提供,可以求出火星的质量,但无法求得环绕天体的质量,故B求不出;
C、探测器在火星表面飞行重力与万有引力相等,做圆周运动的向心力由万有引力提供有:
mg=,所以有
,可得火星的半径R=
,故C可以求出;
D、根据近地卫星的向心力与万有引力相等,故有可得火星的质量
,火星的体积
,根据密度公式有:
,故D可以求出.
故选:ACD.
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