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题型:填空题
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填空题

第一宇宙速度等于______km/s,是绕地球做匀速圆周运动的最______(填“大”或“小”)的环绕速度.

正确答案

7.9

解析

解:根据引力提供向心力,则有=m

再由黄金代换,GM=gR2

由上两式可知:

将g=9.8米/秒,R=6.4×106米代入速度公式v1=

即v1=≈7.9×103m/s=7.9km/s.

再根据万有引力提供向心力G=m,得:v=,当半径越小时,则线速度越大,

因此第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度,是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度,

故答案为:7.9,大.

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题型: 多选题
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多选题

月球半径约为地球半径的1/4,月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的1/6,则(  )

A地球的第一宇宙速度大于月球的第一宇宙速度

B地球的第一宇宙速度小于月球的第一宇宙速度

C地球质量小于月球质量

D地球质量大于月球质量

正确答案

A,D

解析

解:A、根据万有引力等于向心力得:

=

由万有引力等于重力得

=mg

解得:v=

月球半径约为地球半径的,月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的

所以地球的第一宇宙速度大于月球的第一宇宙速度,故A正确,B错误;

C、由万有引力等于重力得:

=mg

M=

月球半径约为地球半径的,月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的

所以地球质量大于月球质量,故C错误,D正确;

故选:AD.

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题型:简答题
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简答题

已知某星球半径为R,若宇航员随登陆舱登陆该星球后,在此星球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,小球能上升的最大高度为H,则(不考虑地球自转的影响).

(1)此星球表面的重力加速度;

(2)试根据以上条件推导第一宇宙速度v1的表达式.

正确答案

解:(1)依题意,根据运动学公式,0-v=2gH;

则有:该星球表面的重力加速度为:g=       

(2)地球第一宇宙速度即卫星环绕地球的最大运行速度,设卫星的质量为m,地球的质量为M

在地球表面附近满足:G  

得:GM=gR2;           

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力: 

解得:v1==

答:(1)此星球表面的重力加速度g=

(2)试根据以上条件推导第一宇宙速度v1的表达式

解析

解:(1)依题意,根据运动学公式,0-v=2gH;

则有:该星球表面的重力加速度为:g=       

(2)地球第一宇宙速度即卫星环绕地球的最大运行速度,设卫星的质量为m,地球的质量为M

在地球表面附近满足:G  

得:GM=gR2;           

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力: 

解得:v1==

答:(1)此星球表面的重力加速度g=

(2)试根据以上条件推导第一宇宙速度v1的表达式

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题型:简答题
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简答题

已知地球质量大约是某星体质量的81倍,地球半径大约是该星体半径的4倍.不考虑地球、星体自转的影响,地球表面重力加速度g=10m/s2,求:

(1)该星体表面重力加速度g是多少?

(2)若地球的第一宇宙速度是7.9km/s,则该星体的第一宇宙速度是多少?

(3)若以相同的水平速度分别在两星体表面相同的高度平抛质量相同的物体(不计阻力),则水平位移之比是多少?

(4)若一人在地球表面能举起80kg的物体,则在该星体上能举起质量是多大的物体.

正确答案

解:(1)根据万有引力等于重力表示出重力加速度得得:=mg,

得:g=,其中R为星球半径,M为星球质量.

所以地球表面重力加速度与星球表面重力加速度之比约为81:16.

则该星体表面重力加速度:g′=≈2m/s2

(2)设该星球第一宇宙速度为:v1===≈1.78m/s; 

(3)因相同的高度平抛质量相同的物体,

gt2=h,可知,落地时间与重力加速度开方成反比,即为之比1:

因此由水平位移x=v0t,可知,水平位移与时间成正比,即为1:

(4)人在地球表面能举起80kg的物体,则人的推力为:F=mg=80×10N=800N;

而人在该星球的推力仍不变,则有:F=m′g′;

所以:m′=Kg=400Kg;

答:(1)该星体表面重力加速度g是2m/s2

(2)若地球的第一宇宙速度是7.9km/s,则该星体的第一宇宙速度是1.78km/s;

(3)若以相同的水平速度分别在两星体表面相同的高度平抛质量相同的物体(不计阻力),则水平位移之比是1:

(4)若一人在地球表面能举起80kg的物体,则在该星体上能举起质量是400kg的物体.

解析

解:(1)根据万有引力等于重力表示出重力加速度得得:=mg,

得:g=,其中R为星球半径,M为星球质量.

所以地球表面重力加速度与星球表面重力加速度之比约为81:16.

则该星体表面重力加速度:g′=≈2m/s2

(2)设该星球第一宇宙速度为:v1===≈1.78m/s; 

(3)因相同的高度平抛质量相同的物体,

gt2=h,可知,落地时间与重力加速度开方成反比,即为之比1:

因此由水平位移x=v0t,可知,水平位移与时间成正比,即为1:

(4)人在地球表面能举起80kg的物体,则人的推力为:F=mg=80×10N=800N;

而人在该星球的推力仍不变,则有:F=m′g′;

所以:m′=Kg=400Kg;

答:(1)该星体表面重力加速度g是2m/s2

(2)若地球的第一宇宙速度是7.9km/s,则该星体的第一宇宙速度是1.78km/s;

(3)若以相同的水平速度分别在两星体表面相同的高度平抛质量相同的物体(不计阻力),则水平位移之比是1:

(4)若一人在地球表面能举起80kg的物体,则在该星体上能举起质量是400kg的物体.

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题型: 单选题
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单选题

关于地球的第一宇宙速度,下列说法正确的是(  )

A它是地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度

B它是地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度

C它是地球卫星绕地球做椭圆运动时在近地点的运行速度

D它是地球同步卫星绕地球运动的速度

正确答案

A

解析

解:A、第一宇宙速度是人造地球卫星紧贴地球表面做圆周运动的速度.

根据G=m得v= 故轨道半径越大,运行速度越小.

故第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度.故A正确,BC错误.

D、根据G=mR

故T=

可得紧贴地面运动的卫星的周期T=5077.58s=84.6min<24h

故同步卫星的轨道半径远大于地球半径.

故同步卫星绕地球飞行的速度小于第一宇宙速度.故D错误.

故选:A.

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