1、选择题 已知引力常数G和下列各组数据,能计算出地球质量的是( )
A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离
C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期
D.若不考虑地球自转,己知地球的半径及重力加速度
参考答案:A、地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离,根据万有引力提供向心力:GMmr2=m?4π2rT2其中m为地球质量,在等式中消去,只能求出太阳的质量M.也就是说只能求出中心体的质量.故A错误.
B、月球绕地球做匀速圆周运动,它受到地球的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律得:GMmr2=m?4π2rT2
∴地球的质量M=4π2r3GT2,其中r为地球与月球间的距离,故B正确.
C、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它受到地球的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,
由万有引力定律结合牛顿第二定律得:GMmr2=m?4π2rT2
又因T=2πrv,
∴地球的质量M=Tv32πG,因此,可求出地球的质量,故C正确.
D、地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力,即mg=GMmr2,因此,可求出地球的质量M=gr2G,故D正确.
故选BCD.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 冥王星相比地球距离太阳更遥远,冥王星的质量约为地球质量的0.0022倍,半径约为地球半径的0.19倍。根据以上信息可以确定(? )
A.冥王星绕太阳运行的周期小于地球的公转周期
B.冥王星绕太阳运行的向心加速度大于地球绕太阳运行的向心加速度
C.冥王星的自转周期小于地球的自转周期.
D.冥王星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的0.06倍
参考答案:D
本题解析:考点:
分析:根据万有引力提供向心力,列出等式表示出所要比较的物理量.
根据题目中已知条件进行比较.
解答:解:A、根据冥王星和地球绕太阳做圆周运动,由万有引力提供向心力:
GMm/ r2=m(2π/T)2?r
T=
,M为太阳的质量,r为轨道半径.
由于冥王星相比地球距离太阳更遥远,即冥王星的轨道半径大于地球的轨道半径,
所以冥王星绕太阳运行的周期大于地球的公转周期.故A错误.
B、根据冥王星和地球绕太阳做圆周运动,由万有引力提供向心力:
GMm/ r2=ma
a=GM/ r2
由于冥王星相比地球距离太阳更遥远,即冥王星的轨道半径大于地球的轨道半径,
所以冥王星绕太阳运行的向心加速度小于地球的向心加速度.故B错误.
C、冥王星自转周期为6387天;地球自转周期为23时56分4秒.故C错误.
D、由万有引力等于重力:
GMm/ r2=mg
g= GM/ R2,g为星球表面重力加速度,R为星球半径.
所以冥王星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比:g1 /g2=0.0022/(0.19)2
=0.06,故D正确.
故选D.
点评:向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.
要比较一个物理量大小,我们应该把这个物理量先表示出来,在进行比较.
本题难度:一般
3、选择题 第一次通过实验比较准确的测出引力常量的科学家是( )
A.牛顿
B.伽利略
C.胡克
D.卡文迪许