- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
已知引力常数为G,地球的质量为M,地球的半径为R,某飞船绕地球匀速圆周运动时距地面高度为h,根据以上条件求(用题中字母表示结果):
(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小;
(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小;
(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小;
(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小.
正确答案
解:(1)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=ma
解得:a=
(2)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m
解得:v=
(3)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=mω2(R+h)
解得:ω=
(4)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m
(R+h)
解得:T=2π
答:(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小为;
(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为;
(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小为;
(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小为2π.
解析
解:(1)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=ma
解得:a=
(2)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m
解得:v=
(3)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=mω2(R+h)
解得:ω=
(4)飞船绕地球匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:G=m
(R+h)
解得:T=2π
答:(1)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的向心加速度大小为;
(2)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为;
(3)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的角速度大小为;
(4)该飞船绕地球做匀速圆周运动时的周期大小为2π.
一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行,环绕一周飞行时间为T (万有引力常量为G),求:该行星的质量M和平均密度ρ
正确答案
解:研究飞船绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得:
=mR
M=.
根据密度公式得出:
ρ==
=
答:该行星的质量M是,平均密度是
.
解析
解:研究飞船绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得:
=mR
M=.
根据密度公式得出:
ρ==
=
答:该行星的质量M是,平均密度是
.
中国的探月计划分三个阶段,2007年10月24日18时05分,搭载着我国首颗探月卫星“嫦娥一号”的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射,这是第一阶段,卫星将环月飞行,拍摄一些月球表面的三维图象.第二阶段,探测器将在月球上实现软着陆.而在第三阶段,中国将发射一个能收集月球样品,并能重返地球的宇宙飞行器.中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测,如图所示,届时将发射一颗运动半径为r的绕月卫星,登月着陆器从绕月卫星出发,沿椭圆轨道降落到月球的表面上,与月球表面经多次碰撞和弹跳停下来.假设着陆器第一次弹起的最大高度为h,水平速度为v1,第二次着陆时速度为v2,已知月球半径为R,着陆器质量为m,不计一切阻力和月球的自转.求:
(1)月球表面的重力加速度g月.
(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是多大?
正确答案
解:(1)根据动能定理得 .
(2)由mg月=m得 v=
=
答:(1)月球表面的重力加速度g月是.
(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是.
解析
解:(1)根据动能定理得 .
(2)由mg月=m得 v=
=
答:(1)月球表面的重力加速度g月是.
(2)在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是.
火星表面特征接近地球,可供人类移居.已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的
,自转周期与地球的基本相同.地球表面重力加速度为g.则火星表面的重力加速度为( )
正确答案
解析
解:根据万有引力定律的表达式,结合引力等于重力,则有:G=mg
得到:g=.
已知火星半径是地球半径的,质量是地球质量的
,火星表面的重力加速度是
.故C正确,ABD错误.
故选:C.
2013年12月2日1时30分,我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星,12月6日17时47分卫星顺利进入环月轨道.已知地球半径为R1,月球半径为R2,地球表面处的重力加速度为g.若该卫星在地球、月球表面的重力分别为G1、G2则( )
正确答案
解析
解:A、卫星的质量为m=,月球表面处的重力加速度g月=
=
g.故A错误;
B、由g=,得到月球的质量M月=
,M地=
,又
=
,整理得,月球的质量与地球的质量之比为
.故B错误;
C、设卫星质量为m,由mg月=m,g月=
g,解得T月=2π
.故C正确;
D、月球的第一宇宙速度为v月=,地球的第一宇宙速度为v地=
,将G1=mg,G2=mg月代入解得:
=
.故D错误.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析