1、选择题 假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,不考虑地球自转的影响,距离地球球心为r处的重力加速度大小可能为如下图象中的哪一个( )
A.
B.
C.
D.
参考答案:令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g=GMR2,
由于地球的质量为M=43πR3ρ,
所以重力加速度的表达式可写成:g=4πGRρ3.
根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,固在深度为的井底,受到地球的万有引力即为半径等于r的球体在其表面产生的万有引力,g′=4πGρ3r
当r<R时,g与r成正比,当r>R后,g与r平方成反比.
故选:A.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v,假设宇航员在该行星表面用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力,当物体处于竖直静止状态时,弹簧测力计的示数为F,已知引力常量为G,则这颗行星的质量为( )
A.
B.
C.
D.
参考答案:宇航员用弹簧秤竖直悬挂质量为m的钩码时,弹簧秤的示数为F,则有:
g=Fm
一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,根据万有引力等于需要的向心力得
GMm′R2=m′v2R
根据万有引力等于重力得
GMm′R2=m′g
解得这颗行星的质量M=mv4GF,
故选B.
本题解析:
本题难度:简单
3、选择题 我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥一号”探月卫星.若卫星在半径为
的绕月圆形轨道上运行的周期
,则其线速度大小是(?)
A.
B.
C.
D.
参考答案:D
本题解析:做匀速圆周运动的物体线速度等于周长与周期的比值,即
。
故选D
点评:计算匀速圆周运动的线速度可以用弧长与时间的比值来求,也可以用周长与周期的比值来求。
本题难度:简单
4、选择题 土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星,都沿近似为圆周的轨道绕土星运动.其参数如下表所示,则两卫星相比土卫十( )
卫星半径(m) 卫星质量(kg) 轨道半径(m) 土卫十 8.90×104 2.01×1018 1.51×108 土卫十一 5.70×104 5.60×1017 1.51×108
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A.受土星的万有引力较大
B.卫星表面附近的重力加速度较大
C.绕土星做圆周运动的向心加速度较大
D.动能较大
参考答案:
A、从表格中的数据看出:两卫星的轨道半径相等 r10=r11,两卫星的质量相差一个数量级,有m10>m11,设土星质量为M,由万有引力定律公式F=GMmr2,所以土卫十受到的引力较大.故A正确.
B、根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力m′g=Gmm′R2,得g=Gm′R2,根据表中数据得g10=2.01×1018(8.9×104)2G≈2.5×108G,g11=5.06×1017(5.7×104)2G≈1.5×108G,所以g10>g11,故B正确.
C、由万有引力提供向心力列方程得到卫星的向心加速度,由a=GMr可知,只要轨道半径相等,两卫星的向心加速度大小相等.故C错误.
D、由Ek=12mv2和GMmr2=mv2r,得 Ek=GMm2r,轨道半径r相等,所以质量m较大的卫星的动能较大.故D正确.
故选ABD.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 设地球表面的重力加速度为g0,物体在距地面3R(R是地球半径)处,由于地球作用而产生的加速度为g,则g:g0为( )
A.1:16
B.16:1
C.1:9
D.9:1
参考答案:根据万有引力等于重力,列出等式:
GMmr2=mg
g=GMr2,其中M是地球的质量,r应该是物体在某位置到球心的距离.
gg0=1(4R)21R2=116
故选A.
本题解析:
本题难度:一般