- 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)求地球的质量M
(2)求地球的平均密度ρ;
(3)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
(1)在地球表面,重力和万有引力相等,则有
G=mg得:
M=
(2)根据密度关系有:M=ρV得地球的密度
ρ==
=
(3)飞船绕地球圆周运动时有万有引力提供向心力则有:
G=m(R+h)
代入M=得:
飞船离地面的高度h=-R
某行星与地球的质量比为a,半径比为b,该行星表面与地球表面的重力加速度比为______.
正确答案
根据万有引力等于重力G=mg得,g=
,知重力加速度与中心天体的质量和半径有关,所以
=
故答案为:a:b2
(A)我国于2005年10月12日上午9时整发射“神舟六号”宇宙飞船,发射后,经583s,船箭分离,飞船入轨.为了使飞船顺利升空,飞船需要有一个加速过程,在加速过程中,宇航员处于超重的状态.人们把这种状态下宇航员对座椅的压力与静止在地球表面时所受重力的比值,称为耐受力值,用k表示.在选拔宇航员时,要求他在此状态的耐受力值为4≤k≤12.我国宇航员费俊龙的k值为10.神舟六号变轨后以7.8×103m/s的速度沿圆形轨道环绕地球运行.已知地球半径R=6400km,地面重力加速度g=10m/s2.求:
(1)飞船开始沿竖直方向加速升空时,费俊龙的耐受力值k=4.此时飞船的加速度a;
(2)求飞船在上述圆形轨道上运行时距地面的高度h.
正确答案
(1)根据题意可知,座椅对费俊龙的压力N=kmg=4mg.
由牛顿第二定律N-mg=ma.
求出a=3g=30m/s2.
(2)由万有引力定律和牛顿第二定律,有G=m
在地面附近有G=mg
由以上两式得,r==
代入数值,得r=6.73×106m.
所以,飞船距地面的高度H=r-R=3.3×105m.
答:(1)飞船开始沿竖直方向加速升空时,费俊龙的耐受力值k=4.此时飞船的加速度a为30m/s2.
(2)飞船在上述圆形轨道上运行时距地面的高度h为3.3×105m.
现代观测表明,由于引力作用,恒星有“聚集”的特点,.众多的恒星组成不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星,如图所示,两星各以一定速率绕其连线上某一点匀速转动,这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起,已知双星质量分别为m1、m2,它们间的距离始终为L,引力常数为G,求:
(1)双星旋转的中心O到m1的距离;
(2)双星的转动周期.
正确答案
(1)设m1到中心O的距离为x,双星的周期相同,由万有引力充当向心力,向心力大小相等得:F引=F向
知:G=m1x
…①
G=m2(L-x)
…②
联立①②求解得:x=L…③
(2)由①③解得:T=2πL
答:(1)双星旋转的中心O到m1的距离是L;
(2)双星的转动周期是2πL.
据报道,美国航空航天局在2008年发射“月球勘测轨道器(LRO)”,LRO在距月球表面h高度运行周期为T,已知月球的半径为R,请用已知量写出月球质量和表面重力加速度表达式(引力常量为G)
正确答案
(1)月球勘测轨道器绕月球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,
由牛顿第二定律得:G=m(
)2(R+h),
解得,月球质量M=;
(2)忽略月球自转的影响,万有引力等于重力,
在月球表面:G=m′g,
月球表面的重力加速度g=;
答:月球质量M=,月球表面重力加速度g=
.
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