- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
某物体在地面上受到的重力为160N,将它放置在卫星中,在卫星以加速度a=g随火箭加速上升的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互压力为90N时,求此时卫星距地球表面有多远?(地球半径R=6.4×103km,g取10m/s2)
正确答案
解:设此时火箭上升到离地球表面的高度为h,火箭上物体受到的支持力为N,物体受到的重力为mg′,据牛顿第二定律.
N-mg′=ma
在h高处mg′=
在地球表面处mg=
把②③代入①得
将N=90N,m=,g=10m/s2,a=
代入得
=1.92×104 km.
答:此时卫星距地球表面有1.92×104 km远.
解析
解:设此时火箭上升到离地球表面的高度为h,火箭上物体受到的支持力为N,物体受到的重力为mg′,据牛顿第二定律.
N-mg′=ma
在h高处mg′=
在地球表面处mg=
把②③代入①得
将N=90N,m=,g=10m/s2,a=
代入得
=1.92×104 km.
答:此时卫星距地球表面有1.92×104 km远.
2013年我国将实施16次宇航发射,计划将“神舟十号”、“嫦娥三号”等20颗航天器送入太空,若已知地球和月球的半径之比为a,“神舟十号”绕地球表面附近运行的周期与“嫦娥三号”绕月球表面附近运行的周期之比为b,则( )
正确答案
解析
解:A、根据ω=知,“神舟十号”绕地球表面附近运行的周期与“嫦娥三号”绕月球表面附近运行的周期之比为b,则角速度之比为
.故A错误.
B、根据得,中心天体的质量M=
,因为地球和月球的半径之比为a,“神舟十号”绕地球表面附近运行的周期与“嫦娥三号”绕月球表面附近运行的周期之比为b,则地球和月球的质量之比为
.故B错误.
C、根据得,表面的重力加速度g=
,因为质量之比为
,半径之比为a,则重力加速度之比为
.故C错误.
D、根据得,第一宇宙速度v=
,因为质量之比为
,半径之比为a,则第一宇宙速度之比为
.故D正确.
故选:D.
宇航员在宇宙飞船中测出自己绕地球做圆周运动的周期为T,离地高度为H,地球半径为R,则根据T、H、R和引力常量G,能计算出的物理量是( )
正确答案
解析
解:A、C、人造地球卫星做匀速圆周运动,万有引力等于向心力:
=m
r
r=R+H
所以可以求得地球的质量M,
v=,m为飞船的质量,无法求解;故A错误,C正确;
B、地球可以看做球体,体积为V=πR3,故地球的密度为ρ=
,代入数据就可以算出来,故B正确;
D、由于缺少飞船的质量,引力大小无法算出,故D错误;
故选:BC.
宇航员在某星球表面,将一小球从离地面为h高处毅初速度v0水平抛出,测出小球落地点与抛出点间的水平位移为S,若该星球半径为R,万有引力常量为G,求该星球的质量多大( )
正确答案
解析
解:对于小球平抛运动过程,有:
水平方向:s=v0t
竖直方向:h=
解得:g=…①
设星球的质量为M,静止在地面上的物体质量为m,
由万有引力等于物体的重力得:mg=,
所以该星球的质量为:M=…②
由①②解得:M=
故选:A.
“嫦娥二号”卫星送入近地点高度200公里、远地点高度38万公里的直接奔月轨道,如图14甲所示.卫星奔月飞行约需112小时;当卫星到达月球附近的特定位置时,实施近月制动,进入近月点100公里的椭圆轨道.再经过两次轨道调整,进入100公里的极月圆轨道.
(1)若运载“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭点火后前300s竖直向上运动的速度图象如图乙所示,前120s火箭的图线可以视为直线.假设在该高度地球对卫星的引力与地面时相同,地面重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力,求:100s时火箭的高度和火箭对“嫦娥二号”的推力(保留3位有效数字).
(2)若月球质量为M,半径为r,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道运行时距月球表面高度为h,忽略“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道运行时受到其他星体的影响.求“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行周期.(用题给物理量字母表示)
正确答案
解:(1)由速度图象可知,运载火箭点火后前120s内的加速度
由牛顿第二定律得:F-mg=ma
解得:F=ma+mg=2480×(20+10)N=7.44×104N
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行半径R=r+h
“嫦娥二号”卫星绕月飞行,万有引力提供向心力,有
在月球表面
联立解得:T=
答:(1)100s时火箭的高度和火箭对“嫦娥二号”的推力为7.44×104N.
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行周期为.
解析
解:(1)由速度图象可知,运载火箭点火后前120s内的加速度
由牛顿第二定律得:F-mg=ma
解得:F=ma+mg=2480×(20+10)N=7.44×104N
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行半径R=r+h
“嫦娥二号”卫星绕月飞行,万有引力提供向心力,有
在月球表面
联立解得:T=
答:(1)100s时火箭的高度和火箭对“嫦娥二号”的推力为7.44×104N.
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行周期为.
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