- 万有引力定律及其应用
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(2016•河南一模)2014年3月8日凌晨马航客机失联后,西安卫星测控中心紧急调到海洋、风云、高分、遥感4个型号近10颗卫星,为地面搜救提供技术支持.特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的大量关键技术.如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图.“北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动.卫星“G1”和“G3”的轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置,“高分一号”在C位置.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.则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力,得 G=ma,得a=
.而GM=gR2.所以卫星的加速度a=
.故A错误.
B、根据万有引力提供向心力,得G=mω2r,得ω=
=
.所以卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间 t=
=
.故B正确.
C、“高分一号”G1卫星加速,将做离心运动,轨道半径变大,速度变小,路程变长,运动时间变长,故如果调动“高分一号”卫星快速到达B位置的下方,必须对其减速,故C错误.
D、“高分一号”是低轨道卫星,其所在高度有稀薄气体,克服阻力做功,机械能减小.故D错误.
故选:B
宇航员站在星球表面上某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时间t小球落回星球表面,测得抛出点和落地点之间的距离为L.若抛出时的速度增大为原来的2倍,则抛出点到落地点之间的距离为.已知两落地点在同一水平面上,该星球半径为R,求该星球的质量是( )
正确答案
解析
解:设从高为h处,第一次初速度为v:则 ---------①
第二次初速度为2v:则 ----②
又 重力=万有引力 --------------------③
由①②③式可得 M=
则选项B正确,ACD错误
故选:B
设想人类开发月球,不断地把月球上的矿藏搬运到地球上,假设经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比( )
①地球与月球间的万有引力将变大;
②地球与月球间的万有引力将变小
③月球绕地球运动的周期将变长;
④月球绕地球运动的周期将变短.
正确答案
解析
解:①②、根据万有引力定律得:
地球与月球间的万有引力F=,
由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上,所以m减小,M增大.
由数学知识可知,当m与M相接近时,它们之间的万有引力较大,当它们的质量之差逐渐增大时,m与M的乘积将减小,它们之间的万有引力值将减小,故①错误、②正确.
③④、设月球质量为m,地球质量为M,月球与地球之间的距离为r,
假定经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动(轨道半径r不变),
根据万有引力提供向心力得:,得T=2π
随着地球质量的逐步增加,M将增大,将使月球绕地球运动周期将变短.故③错误、④正确.
故B正确、ACD错误.
故选:B.
质量为m的载人飞船在距离地面高为h的轨道上做匀速圆周运动,已知地球质量为M,半径为R,表面处的重力加速度为g,忽略地球的自转,则关于飞船受到地球的引力F,线速度V,加速度a,周期T,正确的选项是( )
正确答案
解析
解:A、F=,又GM=gR2,可得F=
,则A错误
B、v=,又GM=gR2,可得v=
,则B错误
C、由a=,又GM=gR2,可得:a=
,则C正确
D、由T=,又GM=gR2,可得T=
,则D错误
故选:C
在万有引力定律的公式F=中,r是( )
正确答案
解析
解:A、在万有引力定律的公式F=G中,对星球之间而言,r是指运行轨道的平均半径,故A正确;
B、在万有引力定律的公式F=G中,对地球表面的物体与地球而言,r是指物体距离地心的距离,故B错误;
C、在万有引力定律的公式F=G中,对两个均匀球而言,r是指两个球心间的距离,故C正确;
D、在万有引力定律的公式F=G中,对飞机而言,r是指飞机到地心的距离,故D错误.
故选:AC.
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