1、计算题 “嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步,已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似圆周,距月球表面高度为H,飞行周期为T,月球的半径为R。试求:
(1)月球的质量M;
(2)如果在月球表面做平抛运动实验,物体抛出时离地面高度为h(h远小于R),水平位移为L,则物体抛出时初速度是多少?
参考答案:解:(1)设“嫦娥一号”质量为m1,做圆周运动时,万有引力提供向心力,则
?①
解得
?②
(2)设月球表面的重力加速度为g0,质量为m的物体在月球表面的重力等于万有引力,则
?③
设平抛物体的初速度为v0,飞行时间为t,则
?④,L=v0t ⑤
由②③④⑤解得
?⑥
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 设想把物体放到地球的中心,那么物体与地球间万有引力的大小是
A.零
B.无穷大
C.无法确定
D.以上都不正确
参考答案:A
本题解析:
本题难度:困难
3、计算题 已知一颗人造卫星在某行星表面上空绕行星做匀速圆周运动,经过时间t,卫星运动的弧长为s,卫星与行星的中心连线扫过的角度是1rad,则卫星的环绕周期T为多少?该行星的质量是多少?(引力常量为G)
参考答案:解:由T=2π/ω,ω=1/t得T=2πt
卫星在行星表面上做圆周运动,有GMm/R2=mω2R
而R=s/θ=s
解得M=s3/Gt2
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 为了估算一个天体的质量,需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一个天体的条件是
[? ]
A.质量和运转周期
B.运转周期和轨道半径
C.轨道半径和线速度
D.线速度和质量
参考答案:BC
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 1976年10月,剑桥大学研究生贝尔偶然发现一个奇怪的射电源,它每隔1.337s发出一个脉冲信号。贝尔和她的导师曾认为他们和外星文明接上了头。后来大家认识到事情没有这么浪漫,这类天体被定名为“脉冲星”。“脉冲星”的特点是脉冲周期短,且周期高度稳定。这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动,自转就是一种很准确的周期运动。
(1)已知蟹状星云的中心星PS0531是一颗脉冲星,其周期为0.331s,PS0531的脉冲现象来自自转。设阻止该星离心瓦解的力是万有引力,估计PS0531的最小密度。
(2)如果PS0531的质量等于太阳质量,该星的可能半径最大是多少?(太阳质量是M=1030kg,计算结果均取2位有效数字)
参考答案:解:(1)脉冲星的脉冲周期即为自转周期,脉冲星高速自转但不瓦解的临界条件是:该星球表面的某块物质m所受星体的万有引力恰等于向心力
有
又
故脉冲星的最小密度为
(2)由
得脉冲星的最大半径为:
本题解析:
本题难度:一般