- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
一卫星绕某行星做匀速圆周运动,已知行星表面的重力加速度为g行,行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81,行星的半径R行与卫星的半径R卫之比R行/R卫=3.6,行星与卫星之间的距离r与行星的半径R/R行=60,设卫星表面的重力加速度为g卫,则在卫星表面有GMm/r2=mg卫。
经过计算得出:卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的三千六百分之一,上述结果是否正确?若正确,列式证明;若错误,求出正确结果。
正确答案
解:上述结果是错误的。题中GM是行星对卫星的万有引力,此万有引力充当卫星的向心力;g卫应是卫星的向心加速度,而非卫星表面重力加速度
设卫星表面重力加速度为g1,行星表面重力加速度为g2,由万有引力定律得
Gm=g1R卫2,GM=g2R行2故=0.16
即卫星表面的重力加速度为行星表面重力加速度的0.16倍
2013年12月14日“嫦娥三号”着陆器突破了我国首次实现地外天体上的软着陆,着陆前,它从离月面h=4m高处做自由落体运动,并安全的降落在月球表面,已知月球表面的重力加速度为,g=10m/s2,求:
(1)着陆器自由落体运动的时间t;
(2)着陆器着陆时的速度大小v0.
正确答案
(1)着陆器着落时做自由落体运动,根据位移时间关系公式,有:
h=at2
解得:
t==
=
s
(2)根据速度时间关系公式,有:
v=at=×
=
m/s
答:(1)着陆器自由落体运动的时间t为s;
(2)着陆器着陆时的速度大小为m/s.
我国“神舟”六号宇宙飞船已经发射成功,当时在飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图,如图,它记录了“神舟”六号飞船在地球表面垂直投影的位置变化.图中表示在一段时间内飞船绕地球圆周飞行四圈,依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹①、②、③、④,图中分别标出了各地点的经纬度(如:在轨迹①通过赤道时的经度为西经156°,绕行一圈后轨迹②再次经过赤道时经度为180°…),若已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度g,地球自转周期为24h,根据图中的信息:
(1)如果飞船运行周期用T表示,试写出飞船离地面高度的表达式
(2)飞船运行一周,地球转过的角度是多少?
(3)求飞船运行的周期.
正确答案
(1)飞船绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供,
设地球质量是M,飞船质量是m,轨道半径是r,
由牛顿第二定律可得:G=m(
)2r…①
地球表面的物体m′受到的重力等于地球对它的万有引力,
即:m′g=G…②
由①②可以解得:r=,
则飞船离地面的高度h=r-R=-R;
(2)从图中信息可知,“神舟六号”转一圈,地球自转转过180°-156°=24°,
(3)“神舟六号”的周期为:T=×T地球=
×3600×24=5760s=1.6h.
答:(l)如果飞船运行周期用T表示,飞船离地面的高度h=-R;
(2)飞船运行一周,地球转过的角度是24°.
(3)飞船运行的周期是1.6h.
飞船以a=的加速度匀加速上升,由于超重现象,用弹簧秤测得质量为10kg的物体重量为75N.由此可知,飞船所处位置距地面高度为多大?(地球半径为6400km,g=10m/s2)
正确答案
根据牛顿第二定律得,F-mg′=ma,解得g′=2.5m/s2.
根据万有引力等于重力得,有:G=mg
G=mg′
联立两式得,R+h=2R
则h=R=6400km.
答:飞船所处位置距地面高度为6400km.
在火星表面附近,某物体做自由落体运动;从自由释放瞬间开始计时,物体在前2s内的位移为16m.求:
(1)火星上的重力加速度为多少?
(2)第1s末物体的速度大小为多少?
正确答案
(1)假设火星上的重力加速度大小为g,根据自由落体运动公式有:h=gt2
所以g==
m/s2=8m/s2
(2)第1s末物体的速度大小为v=gt=8×1m/s=8m/s
答:
(1)火星上的重力加速度为8m/s2.
(2)第l s末物体的速度大小为8m/s.
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