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简答题

为了探测某星球,宇航员乘飞船沿该星球的近地圆形轨道(可以认为飞船运行半径等于星球半径)绕该星球运行一周,所用时间为T.降落至该星球后,又做了如下两个实验:

实验1:将一质量为m的小球挂在弹簧秤下,静止时读数为F;

实验2:将该小球以一定初速度竖直上抛,经过时间t小球落回原处;

若不考虑该星球的自转,请回答下列问题:

(1)由实验1所给物理量,求出该星球表面的重力加速度g;

(2)求实验2中竖直上抛小球的初速度V0

(3)若万有引力常量为G,求该星球的半径R和质量M.

正确答案

(1)由F=mg得该星球表面的重力加速度g=

(2)小球上升时间和下落时间相等,均为

则:v0==

(3)在该星球表面,物体重力等于它所受万有引力,有:mg=G

设飞船的质量为m',飞船绕行时,飞船所受万有引力提供向心力,则:G═m′()2R

解得:R═

M==

答:(1)该星球表面的重力加速度g为;(2)竖直上抛小球的初速度为;(3)该星球的半径R为,质量M为M=

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简答题

宇航员在地球表面某一高度以一定初速度水平抛出一小球,经过时间t,小球落至地面;若他在某星球表面以相同高度和初速度水平抛出同一小球,需经过时间5t,小球落至星球表面.(取地球表面重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计)

(1)求该星球表面附近的重力加速度g′;

(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R:R=1:4,求该星球的质量与地球质量之比M:M

正确答案

(1)由h=gt2得,g=

h相同,则g与t2成反比,则=

解得g′=0.4m/s2

(2)地球表面有G=mg,

解得M=

星球的半径与地球半径之比为R:R=1:4,则星球的质量与地球质量之比M:M=1:400.

答:(1)该星球表面附近的重力加速度为0.4m/s2

(2)星球的质量与地球质量之比为1:400.

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已知月球的质量是8×1022kg,半径是2×103km,月球表面的自由落体加速度是多大?

正确答案

设月球的质量为M,某物体的质量为m,月球的半径为R.

则根据重力等于万有引力得G=mg

得到g==m/s2=1.334m/s2

答:月球表面的自由落体加速度为1.334m/s2

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简答题

如图甲所示,强强乘电梯速度为0.9为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为            。(填写选项前的字母)

正确答案

D

根据爱因斯坦相对论,在任何参考系中,光速不变。D项正确。

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简答题

已知地球的半径为R,引力常数为G,地球表面的重力加速度为g,请利用以上物理量求出地球质量的表达式.

正确答案

设地球质量为M,地球上的物体质量为m,重力等于万有引力,即:G=mg,

则地球质量为:M=

答:地球质量的表达式为

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