- 万有引力定律及其应用
- 共7173题
已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。
(1)求地球的平均密度ρ;
(2)我国自行研制的“神舟七号”载人飞船于2008年9月25日从中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场用长征二号F火箭发射升空。飞船于2008年9月28日成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。神舟七号载人航天飞行圆满成功,是我国航天科技领域的又一次重大胜利,实现了我国空间技术发展具有里程碑意义的重大跨越,标志着我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。假设“神舟七号”飞船进入预定轨道后绕地球做匀速圆周运动,运行的周期是T,结合题干中所给的已知量,求飞船绕地球飞行时离地面的高度h。
正确答案
解:(1)设地球的质量为M,对于在地面处质量为m的物体有: ①
又因为: ②
由①②两式解得:
(2)设飞船的质量为m',则: ③
由①③两式解得:
2007年10月24日,我国“嫦娥一号”探月卫星成功发射。“嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动,经过变轨、制动后,成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星。设卫星距月球表面的高度为h,做匀速圆周运动的周期为T。已知月球半径为R,引力常量为G。求:
(1)月球的质量;
(2)月球表面的重力加速度g。
正确答案
解:(1)设卫星质量为m,由万有引力定律及向心力公式知
解得
(2)质量为m'的物体在月球表面所受的重力应等于他所受月球的万有引力,
故有,解得
将(1)中的M代入得。
一艘宇宙飞船绕着某行星作匀速圆周运动,已知运动的轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,行星半径为R。求:
(1)行星的质量M;
(2)行星表面的重力加速度g;
(3)行星的第一宇宙速度v。
正确答案
解:(1)行星对飞船的万有引力提供飞船所需向心力
,
(2);
(3)卫星以第一宇宙速度绕行星附近作匀速圆周运动
;
。
1976年10月,剑桥大学研究生贝尔偶然发现一个奇怪的射电源,它每隔1.337s发出一个脉冲信号。贝尔和她的导师曾认为他们和外星文明接上了头。后来大家认识到事情没有这么浪漫,这类天体被定名为“脉冲星”。“脉冲星”的特点是脉冲周期短,且周期高度稳定。这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动,自转就是一种很准确的周期运动。
(1)已知蟹状星云的中心星PS0531是一颗脉冲星,其周期为0.331s,PS0531的脉冲现象来自自转。设阻止该星离心瓦解的力是万有引力,估计PS0531的最小密度。
(2)如果PS0531的质量等于太阳质量,该星的可能半径最大是多少?(太阳质量是M=1030kg,计算结果均取2位有效数字)
正确答案
解:(1)脉冲星的脉冲周期即为自转周期,脉冲星高速自转但不瓦解的临界条件是:该星球表面的某块物质m所受星体的万有引力恰等于向心力。
有
又
故脉冲星的最小密度为
(2)由
得脉冲星的最大半径为:
土星周围有一颗质量为m的卫星,它绕土星的运动可视为匀速圆周运动,轨道半径为r,周期为T。已知土星的半径为R,引力常量为G。
(1)求土星的质量;
(2)土星表面的重力加速度。
正确答案
(1)
(2)
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