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1、简答题 某行星表面没有气体,在它的表面附近作匀速圆周运动的卫星的环绕周期为T,如果宇航员在这个行星地面上以v的初速度竖直向上抛出一石块,石块向上运动的最大高度为h.已知万有引力恒量为G,求该行星的质量有多大.
参考答案:设行星半径为r,根据题意,它的卫星的轨道半径也为r,设该行星表面的重力加速度为g、质量为M,卫星的质量为m,石块质量为m1
根据机械能守恒定律?12m1v2=m1gh
得 g=v22h
卫星的向心力F=mω2r=m4π2T2r
向心力等于重力m4π2T2r=mg
故 r=gT24π2
也就是r=v2T28hπ2
根据万有引力定律F=GMmr2=m4π2T2r
由以上各式得 M=v6T2128Gπ4h3
答:该行星的质量为v6T2128Gπ4h3.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 我们在推导第一宇宙速度时,所做的假设是?( )
A.卫星做的是匀速圆周运动
B.卫星的运行周期等于地球自转的周期
C.卫星运行的角速度等于地球自转的角速度
D.卫星的轨道半径等于地球的半径
参考答案:AD
本题解析:
本题难度:简单
3、选择题 火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据以上数据,以下说法正确的是
A.火星表面重力加速度的数值比地球表面小
B.火星公转的周期比地球的短
C.火星公转的线速度比地球的大
D.火星公转的向心加速度比地球的大
参考答案:A
本题解析:根据万有引力等于重力得出:G
=mg得:g=
,根据火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,计算得出火星表面的重力加速度约为地球表面的
,故A正确;研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:G
=m(
)2r得:T=2π
,M为太阳的质量,r为轨道半径.火星的轨道半径大于地球的轨道半径,通过T的表达式发现公转轨道半径大的周期长,故B错误;研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:G
=m
,得:v=
.M为太阳的质量,r为轨道半径.火星的轨道半径大于地球的轨道半径,通过v的表达式发现公转轨道半径大的线速度小,故C错误;研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:G
=ma,得:a=
.M为太阳的质量,r为轨道半径,火星的轨道半径大于地球的轨道半径,通过a的表达式发现公转轨道半径大的向心加速度小,故D错误;故选A.
本题难度:简单
4、选择题 发射地球同步卫星要经过三个阶段:先将卫星发射至近地圆轨道1,然后使其沿椭圆轨道2运行,最后将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图所示。当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,其中说法正确的是( )

A.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2 上经过 Q点时的加速度
B.卫星在轨道3上的动能小于它在轨道1上的动能
C.卫星在轨道3上的引力势能小于它在轨道1上的引力势能
D.卫星在轨道3上的机械能大于它在轨道1上的机械能