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题型: 单选题
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单选题

一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上.已知万有引力常量G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为(  )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

解:万有引力等于向心力

G

解得

M=

又由于

M=ρV=ρ(

因而

=ρ(

解得

T=

故选D.

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题型: 单选题
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单选题

关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是(  )

A第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度

B第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度

C第一宇宙速度是地球同步卫星的运行速度

D不同行星的第一宇宙速度是相同的

正确答案

B

解析

解:A、B、人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度为:v=,轨道半径越大,速度越小,故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,故A错误,B正确;

C、第一宇宙速度是地球近地卫星的运行速度v1=,同步卫星的轨道半径比较大,

根据v=,则同步卫星的速度比较小,故C错误;

D、根据第一宇宙速度公式度v1=,不同的行星质量M和半径R不同,故第一宇宙速度不同,故D错误.

故选:B.

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题型: 多选题
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多选题

2013年6月13日,搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的神舟十号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功实现自动交会对接.已知引力常量G,下列说法正确的是(  )

A为实现对接,两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B由天宫一号运行的周期和轨道半径可以求出地球的质量

C天宫一号运行的周期小于地球自转的周期

D当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时,她受到的合力为零

正确答案

B,C

解析

解:A、又第一宇宙速度为最大环绕速度,天宫一号的线速度一定小于第一宇宙速度.故A错误;

B、根据万有引力等于向心力:G=m(R+h)(2可以求出地球的质量,故B正确;

C、万有引力充当向心力,根据万有引力等于向心力:G=m(R+h)(2可知,半径越大时,周期越大,而天宫一号目标飞行器在离地面343km,距离小于同步轨道的距离,因此天宫一号运行的周期小于地球自转的周期,故C正确;

D、航天员在天宫一号中处于失重状态,当航天员王亚平站在“天宫一号”内讲课不动时,她受力并不平衡,地球对她的万有引力提供她随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力,故D错误.

故选:BC.

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题型: 多选题
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多选题

甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是(  )

A乙的速度大于第一宇宙速度

B甲的运行周期大于乙的周期

C甲的加速度小于乙的加速度

D甲有可能经过北极的正上方

正确答案

B,C

解析

解:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有

F=F

F=G

F=m=mω2r=m(2r

因而

G=m=mω2r=m(2r=ma

解得

v=

T==2π

a=

由①②③式可以知道,人造卫星的轨道半径越大,线速度越小、周期越大,加速度越小,由于甲卫星的高度大,轨道半径大,故甲卫星的线速度小、周期大,加速度小;根据①式,第一宇宙速度是近地圆轨道的环绕速度,也是圆轨道运行的最大速度;故A错误,BC正确;

D、甲为地球同步卫星,只能在赤道上空,故D错误;

故选:BC.

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题型:简答题
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简答题

一宇航员乘宇宙飞船到达某星球表面,他将所带的一个长为L=2m,倾角为θ=37°的斜面,固定在该星球地面上,宇航员让一个与斜面的滑动摩擦因数为μ=0.5的小滑块从斜面顶端由静止释放,他测出小滑块到达斜面底端所用时间为t=2s.求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)该星球地面的重力加速度g;

(2)若已知该星球半径为R,万有引力恒量为G,忽略该星球的自转,求星球的质量M.

(3)该星球的第一宇宙速度?

正确答案

解:(1)滑块在斜面上的运动由:

可得    a=1m/s2

由滑块受力可知:ma=mgsinθ-μmgcosθ

求得    g=5m/s2

(2)在天体表面物体满足      

求得

(3)万有引力充当向心力

得:V=

答:(1)该星球地面的重力加速度5m/s2;

(2)若已知该星球半径为R,万有引力恒量为G,忽略该星球的自转,星球的质量

(3)该星球的第一宇宙速度

解析

解:(1)滑块在斜面上的运动由:

可得    a=1m/s2

由滑块受力可知:ma=mgsinθ-μmgcosθ

求得    g=5m/s2

(2)在天体表面物体满足      

求得

(3)万有引力充当向心力

得:V=

答:(1)该星球地面的重力加速度5m/s2;

(2)若已知该星球半径为R,万有引力恒量为G,忽略该星球的自转,星球的质量

(3)该星球的第一宇宙速度

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