- 第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度
- 共748题
第二宇宙速度又叫做逃逸速度.太阳的半径为R,太阳的逃逸速度为,其中c为光在真空中传播的速度.质量为m的物体与太阳中心的距离为r时,引力势能可表示为Ep=-G
,其中G为引力常量,M为太阳的质量.假定太阳在燃料耗尽而“死亡”后,强大的引力使之收缩成半径为r的黑洞,以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸,甚至光也不能逃逸.则
应大于( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度为v1=,
由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=,
太阳的半径为R,太阳的逃逸速度为=
,
假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞,且认为质量不变,v2=>c,
解得:>2.5×105,
故选:C.
(2016•大连模拟)地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,角速度为ω,某卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r1,向心力加速度为a1,角速度为ω1.已知万有引力常量为G,地球半径为R.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、赤道上物体靠万有引力和支持力的合力提供向心力,根据题目条件无法求出向心加速度之比,故A错误.
B、由A选项分析可知,因向心加速度之比无法,则角速度也无法确定,故B错误.
C、根据G=m
得,地球的第一宇宙速度v=
=
,故C错误.
D、根据G=ma1得,地球的质量M=
,那么其平均密度ρ=
.故D正确.
故选:D.
如图所示,在绕地球做匀速圆周运动的国际空间站里,一宇航员手拿一个小球站在朝向地球一侧的“地面”上.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、7.9km/s是第一宇宙速度,是贴着地球表面做匀速圆周运动的速度,根据轨道半径越大,线速度越小,宇航员相对于地球的速度小于7.9km/s.故A错误.
B、宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球受地球的万有引力提供向心力,做圆周运动.故B错误.
C、根据引力定律公式,F==mg,可知:宇航员所受地球引力小于他在地球表面上所受重力大小.故C错误.
D、宇航员处于完全失重状态,所以对“地面”的压力等于零.故D正确.
故选:D.
宇航员在地球表面以一定初速度竖直向上抛出一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.(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)求该星球的第一宇宙速度;
(3)已知该星球的半径与地球半径之比为R星:R地=1:4,求该星球的密度与地球密度之比ρ星:ρ地.
正确答案
解:(1)小球竖直上抛运动的时间:
在地球上有:t=,星球上有:5t=
得:
g=2m/s2
(2)根据 在地球上:
在该星球上有:
由于R星:R地=1:4,
而且v=7.9km/s
联立解得:v′=1.77km/s
(3)由地球与星球表面的物体所受万有引力等于重力,即:
故
而由M=πR3和M
πR′3知,
答:(1)该星球表面附近的重力加速度为2m/s2;
(2)该星球第一宇宙速度为1.77km/s
(3)该星球的密度与地球密度之比4:5
解析
解:(1)小球竖直上抛运动的时间:
在地球上有:t=,星球上有:5t=
得:
g=2m/s2
(2)根据 在地球上:
在该星球上有:
由于R星:R地=1:4,
而且v=7.9km/s
联立解得:v′=1.77km/s
(3)由地球与星球表面的物体所受万有引力等于重力,即:
故
而由M=πR3和M
πR′3知,
答:(1)该星球表面附近的重力加速度为2m/s2;
(2)该星球第一宇宙速度为1.77km/s
(3)该星球的密度与地球密度之比4:5
物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度,第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=v1.已知某星球半径是地球半径R的
,其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的
,不计其它星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为( )
正确答案
解析
解:设某星球的质量为M,半径为r,绕其飞行的卫星质量m,
由万有引力提供向心力得:=
解得:v1= ①
又因它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.
得:=m
②
v2=v1 ③
由①②③解得:v2=,故B正确,ACD错误;
故选:B.
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