万有引力定律练习题的答案

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万有引力定律练习题的答案

一、选择题 1. ABC 2. ABD 3. C 4. BD 5. B 6. BD 7. A 8. C 二、填空题 9. 9 10. 6.1×103kg/m 3

11. 4

三、计算题

13. 3.456×107m 14. 0.0031m/s 2 15. 3.26×103kg/m 3

例1:解析:因为b 、c 在同一轨道上运行,故其线速度大小、加速度大小均相等,又b 、c 轨道半径大于a 的轨道半径,

由v =b v =v c

G M a r

=

可知a b =a c

当c 加速时,c 受到的万有引力F <2

c

c

v m

r ,故它将偏离圆轨道,做离心运动;当b 减速

时,b 受的万有引力F >2

b

b

v m

r ,故它将偏离圆轨道,而离圆心越来越近,所以无论如何c

也追不上b ,b 也等不到c ,故C 选项错.对这一选项,

不能用v =b 、c 轨道半

径的变化情况。

对a 卫星,当它的轨道半径缓慢变小时,在转动一段较短时间内,何以认为其轨道半径

未变,视作稳定运动,由v =

r 减小时v 逐渐增大,故D 选项正确。

例2:解析:由3

43

M r

ρπ=

可得

1

3

112

2

3

2

8164

M r M r ρρ=

=

,A 选项错误;

由2

M m G

m g r

= 可得

1

2

112

2

2

2

8116

M g r M g r =

=

, B 选项错误;

由2

2

2(

)M m G

m r r

T

π= 可得

3

1

113

2

2

2

89

r T M r T M =

=

, C 选项正确;

由2r v T

π=

可得

1

1122

2

7298

r v T r v T =

=

, 所以,C 选项错误.

例3:解析:以g '表示火星表面附近的重力加速度,M 表示火星的质量,m 表示火星的卫星的质量,m '表示火星表面出某一物体的质量,由万有引力定律和牛顿第二定律,有

g m r m M G ''='2

① r T

m r

Mm G

2

2

)2(

π= ②

设v 表示着陆器第二次落到火星表面时的速度,它的竖直分量为v 1,水平分量仍为v 0,有h g v '=221 ③ 2

021v v v +=

由以上各式解得2

02023

2

8v r

T hr v +=

π ⑤

例4:解析:(1)卫星做圆周运动的向心力有万有引力提供 2

22

2

2(

)M m G m R R T

π=

其中3

143

M R ρ

π=:所以,该行星的密度32

2

3

21

3R G T R πρ=

(2)发射近地卫星,可以认为卫星的半径为R1,则有2

2

1

1

M m v

G

m

R R =

该人造卫星在此行星表面随行星一起自转的速度 101

2R v T π=

所以,发射卫星至少要做的功为3

22

2

2

2

102

2

21

2

112(

)2

2

R R W m v m v m T R T π=-

=-

2.BD 4.BD

5.侦察卫星绕地球做匀速圆周运动的周期设为T 1,则

2

1

2

2

4T r m

r

GMm π= ①

地面处的重力加速度为g ,

则 2

R

G M m =m 0g ②

由上述两式得到卫星的周期T 1=

g

r

R

3

2π 其中r =h+R

地球自转的周期为T ,在卫星绕行一周时,地球自转转过的角度为θ=2πT

T 1

摄像机应拍摄赤道圆周的弧长为s =R θ s =g

R h T

3

2

)

(4+π

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