- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
如图所示.地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动.地球的轨道半径为R,运转周期为T.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角).已知该行星的最大视角为θ,当 行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期.若某时刻该行星正处于最佳观察期,问该行星下一次处于最佳观察期至少需经历多长时间?
正确答案
解:由题意可得行星的轨道半径r=Rsinθ
设行星绕太阳的转动周期为T′由开普勒第三定律有:
设行星最初处于最佳观察时期前,其位置超前于地球,且经时间t地球转过α角后,该行星再次处于最佳观察期,
则行星转过的较大为β=π+α+2θ
于是有:
解得:t=
若行星最初处于最佳观察期时,期位置滞后于地球,同理可得:t=
答:该行星下一次处于最佳观察期至少需经历的时间为或
.
解析
解:由题意可得行星的轨道半径r=Rsinθ
设行星绕太阳的转动周期为T′由开普勒第三定律有:
设行星最初处于最佳观察时期前,其位置超前于地球,且经时间t地球转过α角后,该行星再次处于最佳观察期,
则行星转过的较大为β=π+α+2θ
于是有:
解得:t=
若行星最初处于最佳观察期时,期位置滞后于地球,同理可得:t=
答:该行星下一次处于最佳观察期至少需经历的时间为或
.
有密度相同的两颗行星A和B,已知A星的表面重力加速度是B星表面重力加速度的2倍(忽略行星自转的影响),则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据两星密度相同有,根据两星重力加速度的关系有
,得
,
,AB正确,
由第一宇宙速度得
,D项正确
故选ABD
(多选)已知引力常量G和以下各组数据,能够计算出地球质量的是( )
正确答案
解析
解:A、根据人造卫星的线速度和周期,可以求出轨道半径,根据
可以求出地球的质量,故A正确.
B、根据月球绕地球的周期和轨道半径,根据可以求出地球的质量,故B正确.
C、根据地球绕太阳的周期和地球的轨道半径,根据万有引力提供向心力可以求出太阳的质量,不能求出地球的质量,故C错误.
D、根据,通过地球的半径和地面的重力加速度可以求出地球的质量,故D正确.
故选:ABD.
“嫦娥四号”专家称“四号星”,计划在2017年发射升空,它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星,主要任务是更深层次、更加全面地科学探测月球地貌、资源等方面的信息,完善月球档案资料,已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,月球的平均密度为ρ,“嫦娥四号”离月球中心的距离为r,绕月周期为T,根据以上信息,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、重力提供向心力mg=m,得月球的第一宇宙速度为v=
.故A错误.
B、根据万有引力提供向心力G=m
,得v=
,又因为月球表面的物体受到的重力等于万有引力G
=mg,得v=
,故B正确.
C、根据万有引力提供向心力G=m(
)2r,
月球的密度ρ=,所以万有引力常量为G=
.故C正确,D错误.
故选:BC
在四川汶川的抗震救灾中,我国自主研制的“北斗一号”卫星导航系统,在抗震救灾中发挥了巨大作用.北斗导航系统又被称为“双星定位系统”,具有导航、定位等功能.“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻2颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置(如图所示).若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.则以下判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据地球表面万有引力等于重力列出等式:
=mg ①
根据万有引力提供向心力,列出等式:
=ma ②
由①②得:a=,故A正确.
B、卫星1向后喷气,那么卫星1在短时间内速度就会增加,卫星1所需要的向心力也会增加,而此时受到的万有引力大小几乎不变,也就小于所需要的向心力.那么卫星1就会做离心运动,偏离原来的轨道,卫星1就不能追上卫星2.故B错误.
C、根据万有引力提供向心力,列出等式:
=mω2r,得ω=
=
卫星1由位置A运动到位置B所需的时间t==
,故C正确.
D、卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力提供向心力,该力方向始终与速度方向垂直,所以做功为零.故D正确.
故选ACD.
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