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1、简答题 如图所示,火箭栽着宇宙探测器飞向某行星,火箭内平台上还放有测试仪器.火箭从地面起飞时,以加速度
竖直向上做匀加速直线运动(g0为地面附近的重力加速度),已知地球半径为R.
(1)到某一高度时,测试仪器对平台的压力是刚起飞时压力的,求此时火箭离地面的高度h.
(2)探测器与箭体分离后,进入行星表面附近的预定轨道,进行一系列科学实验和测量,若测得探测器环绕该行星运动的周期为T0,试问:该行星的平均密度为多少?(假定行星为球体,且已知万有引力恒量为G)
参考答案:(1)火箭刚起飞时,以测试仪为研究对象,受地球引力mg0、平台的支持力N1,有:
N1-mg0=ma=m×g02
N1=32mg0
根据牛顿第三定律,起飞时测试仪器对平台的压力大小为N′=32mg0.
设火箭离地高为h时,平台对测试仪器的支持力为N2,则有:N2-GMm(R+h)2=m×g02,其中G为万有引力恒量,M为地球质量.
在地面附近,有:GMmR2=mg0
则:N2=(RR+h)2mg0+mg02=1718N1=1718×32mg0
于是得到:h=(2
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 2011年11月3日,中国自行研制的“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在距地面高度约343km的轨道实现成功对接.这标志着中国航天事业又翻开了新的一页,对接之前“天宫一号”自主飞行的轨道距地面高度约为350km。根据以上信息,若认为它们对接前、后稳定飞行时均作匀速圆周运动。则(?)
A.“天宫一号”在350km轨道上飞行的速度比第一宇宙速度大
B.“天宫一号”在350km轨道上飞行的动能比在343km对接轨道上小
C.“天宫一号”在350km轨道上飞行的周期比在343km对接轨道上小
D.“天宫一号”在350km轨道上飞行的向心加速度比在343km对接轨道上大
参考答案:B
本题解析:第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度,再由线速度公式
,线速度随着半径的增大而减小,天宫一号的线速度小于第一宇宙速度;天宫一号在350km轨道上的线速度比343km轨道上的小,动能也小,B对;由周期公式
可知C错,向心加速度
可知,半径越大加速度越小D错
本题难度:简单
3、简答题 已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,引力常量为G.如图所示,A为在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星,B为地球的同步卫星.
(1)求卫星A运动的速度大小v;
(2)求卫星B到地面的高度h.

参考答案:(1)对卫星A,由牛顿第二定律和万有引力充当向心力可得出
GMmAR2=mAv2R
解得:v=
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 我们的银河系中的恒星大约四分之一是双星.有一种双星,质量分别为m1和m2的两个星球,绕同一圆心做匀速圆周运动.它们之间的距离恒为L,不考虑其他星体的影响.两颗星的轨道半径和周期各是多少?
参考答案:设m1的轨道半径为R1,m2的轨道半径为R2.由于它们之间的距离恒定,因此双星在空间的绕向一定相同,同时角速度和周期也都相同.由向心力公式可得:
对m1:Gm1m2L2=m1R1ω2…①
对m2:Gm1m2L2=m2R2ω2…②
由①②式可得:m1R1=m2R2?又因为R1十R2=L,
所以得:R1=m2m1+m2L
? R2=m1m1+m2L
将ω=2πT,R1=m2Lm1+m2代入?①式,可得:
Gm1m2L2=m1m2Lm1+m2?4π2T2
所以得:T=
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 如果该彗星撞上火星,那么在撞击后,火星原来的一颗正在运行的卫星“火卫一”( )
A.受到火星的引力将减小
B.轨道将降低
C.动能将减小
D.势能将增加
参考答案:根据万有引力充当向心力知F=GMmr2=mv2r,彗星撞上火星后火星质量M会增加,故引力增大,选项A错误;
r减小,线速度增大,故动能增大,选项B正确,C错误,只有引力做功,机械能守恒,根据机械能守恒知势能减小,故D错误.
故选:B.
本题解析:
本题难度:一般