- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行,其运动可视为匀速圆周运动。已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g。
请推导:(1)卫星在圆形轨道上运行速度 (2)运行周期的表达式。
正确答案
(1);(2)
试题分析:(1)地球对人造卫星的万有引力提供人造卫星向心力
解得:
又在地球表面有一质量为m0的物体,GM=R2g
解得v= (1分)
(2)
如图所示, O点为地球的地心,实线圆表示地球赤道,虚线圆表示某一同步卫星轨道,A点表示同步卫星所在位置。若已知地球的半径为R,地球的自转周期为T,地球表面处的重力加速度为g。求:
(1)同步卫星的高度;
(2)同步卫星能覆盖到的赤道上圆弧所对应的圆心角θ。
正确答案
(1)-R (2)
(1)卫星所受的万有引力提供向心力
① …………………… (4分)
在地球表面 ② …………………… (4分)
由①②式解得 -R …………………… (2分)
(2) 由 …………………… (4分)
…………………… (2分)
(19分)“嫦娥三号”在月面成功软着陆,该过程可简化为:距月面15 km时,打开反推发动机减速,下降到距月面H=l00m.处时悬停,寻找合适落月点;然后继续下降,距月面h=4m时,速度再次减为零;此后关闭所有发动机,自由下落至月面。“嫦娥三号”质量为m(视为不变),月球质量是地球的k倍.月球半径是地球的n倍,地球半径为R、表面重力加速度为g;月球半径远大于H,不计月球自转的影响。以下结果均用题中所给符号表示。
(1)求月球表面的重力加速度大小;
(2)求“嫦娥三号”悬停时反推发动机的推力大小F,以及从悬停处到落至月面过程中所有发动机对“嫦峨三号”做的功W;
(3)取无穷远处为零势能点,月球引力范围内质量为m的物体具有的引力势能,式中G为万有引力常量,
为月球的质量,r为物体到月心的距离。若使“嫦娥三号”从月面脱离月球引力作用,忽略其它天体的影响,发射速度v0至少多大?(用k、n、g、R表示)
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)嫦娥三号在地球上,根据万有引力定律有:
嫦娥三号在月球上,根据万有引力定律有:,又
,解得
(2)嫦娥三号悬停时,由平衡条件可得 ,由上式可得:
嫦娥三号由悬停到落至月面,由功能关系有:,解得
(3)嫦娥三号从月面到无穷远处过程中,由能量守恒定律,有,由上述式子联立可得:
据报道最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为的人在这个行星表面的重量约为800N,地球表面处的重力加速度为
。求:
小题1:该行星的半径与地球的半径之比约为多少?
小题2:若在该行星上距行星表面2M高处,以的水平初速度抛出一只小球(不计任何阻力),则小球的水平射程是多大?
正确答案
小题1:2
小题2:5
小题1: 在该行星表面处,由
由万有引力定律:
即:
代入数据解得
小题2:由平抛运动运动的规律:
故
代入数据解得s="5m "
如图为一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片,根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题(所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分,只需提出问题,不必作出回答和解释):
例:这名“漂浮”在空中的宇航员相对地球是运动还是静止的?
(1)______.
(2)______.
正确答案
(1)此宇航员是否受地球引力作用?(此宇航员受力是否平衡?)
(2)宇航员背后的天空为什么是黑暗的?(宇航员是利用什么与地面进行联系的?)
故答案为:
(1)此宇航员是否受地球引力作用?(此宇航员受力是否平衡?)
(2)宇航员背后的天空为什么是黑暗的?(宇航员是利用什么与地面进行联系的?)
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