万有引力练习题及答案详解

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1.人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时,以下叙述正确的是( ) A. 卫星的速度一定大于或等于第一宇宙速度 B.在卫星中用弹簧秤称一个物体,读数为零

C.在卫星中,一个天平的两个盘上,分别放上质量不等的两个物体,天平不偏转 D.在卫星中一切物体的质量都为零

2.两颗靠得较近的天体组成双星,它们以两者连线上某点为圆心,做匀速圆周运动,因而不会由于相互的引力作用而被吸到一起,下面说法正确的是( )

A.它们做圆周运动的角速度之比,与它们的质量之比成反比 B.它们做圆周运动的线速度之比,与它们的质量之比成反比 C.它们做圆周运动的向心力之比,与它们的质量之比成正比 D.它们做圆周运动的半径之比,与它们的质量之比成反比

3.苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,发生这个现象的原因是( ) A.由于苹果质量小,对地球的引力小,而地球质量大,对苹果引力大造成的 B.由于地球对苹果有引力,而苹果对地球无引力造成的

C.苹果与地球间的引力是大小相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显的加速度 D.以上说法都不对

4.两颗人造地球卫星,质量之比m1:m2=1:2,轨道半径之比R1:R2=3:1,下面有关数据之比正确的是( )

A.周期之比T1:T2=3:1 B.线速度之比v1:v2=3:1 C.向心力之比为F1:F2=1:9 D.向心加速度之比a1:a2=1:9

5.已知甲、乙两行星的半径之比为a,它们各自的第一宇宙速度之比为b,则下列结论不正确的是( )

2

A.甲、乙两行星的质量之比为ba:1

2

B.甲、乙两行星表面的重力加速度之比为b:a C.甲、乙两行星各自的卫星的最小周期之比为a:b D.甲、乙两行星各自的卫星的最大角速度之比为b:a

6.地球同步卫星距地面高度为h,地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,地球自转的角速度为ω,那么下列表达式表示同步卫星绕地球转动的线速度的是( )

A.v?(R?h)? B.v?Rg/(R?h)

2C.v?Rg/(R?h) D.v?3Rg?

7.某一行星有一质量为m的卫星,以半径r,周期T做匀速圆周运动,求: (1)行星的质量; (2)卫星的加速度;

(3)若测得行星的半径恰好是卫星运行半径的1/10,则行星表面的重力加速度是多少?

8.两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,求两星的总质量。

9.无人飞船“神州二号”曾在离地高度为H=3. 4?105m的圆轨道上运行了47小时。求在这段时间内它绕行地球多少圈?(地球半径R=6.37?106m,重力加速度g=9.8m/s2)

10.(2004年全国理综第23题,16分)在勇气号火星探测器着陆的最后阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0,求它第二次落到火星表面时速度的大小,计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r,周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。

11.已知万有引力常量G,地球半径R,月球与地球间距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球自转周期T2,地球表面的重力加速度g。某同学根据以上条件,

提出一种估算地球质量M的方法:

Mm2?24?2h3同步卫星绕地心做圆周运动,由G2?m(2)h得M? 2hTGT2(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由。如不正确,请给出正确的解法和结果。

(2)请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法,并解得结果。

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题号 答案 题号 1 BC 6 2 BD 3 C 7 4 D 5 D 8 答案 ACD 4?2r34?2r400?2rM?;a?;g? 222TTGT4?2R3GT2 详解:

7.解析:(1)设行星的质量为M,由行星对卫星的万有引力提供向心力得

4?2r3Mmm4?2 G2=2r ,解之得M?2GTrT4?2r(2)卫星的加速度a?

T2(3)设行星表面的重力加速度为g,行星半径为R,则行星表面物体的重力等于行星对

400?2rMm?物体的万有引力,即G2=m?g ,由以上得g? 2TR8.解析:设两星质量分别为M1和M2,都绕连线上O点作周期为T的圆周运动,星球1和星球2到O的距离分别为l1和l2。由万有引力定律和牛顿第二定律及几何条件可得

对M1:G

M1M2R2M1M2R22?24?2R2l1=M1() l1 ∴M2=

2TGT2?24?2R2l2=M2() l2 ∴M1=

2TGT对M2:G

两式相加得M1+M2=

4?2R2GT2(l1+l2)=

4?2R3GT2。

9.解析:用r表示飞船圆轨道半径r=H+ R==6. 71?106m 。

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