正确率60.0%一颗人造卫星在地球引力作用下,绕地球做匀速圆周运动,已知地球的质量为$${{M}}$$,卫星的质量为$${{m}}$$,卫星运行的轨道半径为$${{R}}$$,引力常量为$${{G}}$$,则卫星绕地球做匀速圆周运动的角速度为()
A
A.$$\sqrt{\frac{G M} {R^{3}}}$$
B.$$\sqrt{\frac{G M} {R^{2}}}$$
C.$$\sqrt{\frac{R^{3}} {G M}}$$
D.$$\sqrt{\frac{R^{2}} {G M}}$$
2、['天体质量和密度的计算']正确率40.0%已知万有引力恒量,在以下各组数据中,根据哪几组可以测地球质量()
$${①}$$地球绕太阳运行的周期与太阳与地球的距离
$${②}$$月球绕地球运行的周期与月球离地球的距离
$${③}$$地球半径$${、}$$地球自转周期及同步卫星高度
$${④}$$地球半径及地球表面的重力加速度.
B
A.$${①{②}{③}}$$
B.$${②{③}{④}}$$
C.$${①{③}{④}}$$
D.$${①{②}{④}}$$
5、['天体质量和密度的计算', '万有引力和重力的关系']正确率40.0%如果某星球的密度跟地球相同,又知其表面重力加速度为地球表面重力加速度的$${{4}}$$倍,则该星球的质量为地球质量的$${{(}{)}}$$
D
A.$${{4}}$$倍
B.$${{8}}$$倍
C.$${{1}{6}}$$倍
D.$${{6}{4}}$$倍
7、['天体质量和密度的计算', '向心力', '万有引力和重力的关系', '牛顿第二定律的简单应用']正确率40.0%$${{“}}$$神九$${{”}}$$载人飞船与天宫一号成功对接和$${{“}}$$蛟龙$${{”}}$$号下潜突破$${{7}{0}{0}{0}}$$米,双双入围$${{2}{0}{1}{2}}$$年中国十大科技进展新闻.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.若$${{“}}$$蛟龙$${{”}}$$下潜深度为$${{d}}$$,天宫一号轨道距离地面高度为$${{h}}$$,则$${{“}}$$蛟龙$${{”}}$$号所在处与$${{“}}$$天宫一号$${{”}}$$所在处的重力加速度大小之比为()
D
A.$$\frac{R-d} {R+h}$$
B.$$\frac{( R-d )^{2}} {( R+h )^{2}}$$
C.$$\frac{( R-d ) ( R+h )} {R^{2}}$$
D.$$\frac{( R-d ) ( R+h )^{2}} {R^{3}}$$
8、['天体质量和密度的计算']正确率40.0%地球表面的重力加速度为$$g=1 0 m / s^{2}$$,地球半径$$R=6. 4 \times1 0^{6} m$$,万有引力常量$$G=6. 6 7 \times1 0^{-1 1} N \cdot m^{2} / k g^{2}$$,假设地球是一个质量分布均匀的球体,则地球的平均密度(单位:$${{k}{g}{/}{{m}^{3}}}$$,保留一位有效数字)是()
A
A.$${{6}{×}{{1}{0}^{3}}}$$
B.$${{1}{×}{{1}{0}^{3}}}$$
C.$${{6}{×}{{1}{0}^{2}}}$$
D.$${{6}{×}{{1}{0}^{4}}}$$
9、['天体质量和密度的计算', '万有引力和重力的关系']正确率60.0%假设宇航员在某一半径为$${{R}}$$的行星表面用弹簧测力计测量一质量为$${{m}}$$的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为$${{N}}$$,忽略行星的自转,已知引力常量为$${{G}}$$,则这颗行星的质量为()
C
A.$$\frac{m R^{2}} {N G}$$
B.$$\frac{N G} {m R^{2}}$$
C.$$\frac{N R^{2}} {m G}$$
D.$$\frac{m G} {N R^{2}}$$
10、['天体质量和密度的计算', '卫星变轨问题', '开普勒行星运动定律']正确率40.0%$${{2}{0}{1}{8}}$$年美国宇航局的木星探测器接近木星后进入一个环绕周期为$${{1}{2}{8}{4}}$$小时的椭圆轨道$${Ⅰ}$$,并绕木星运行两圜,然后调整进入一个环绕周期为$${{3}{3}{6}}$$小时的椭圆轨道$${Ⅱ}$$.则$${{(}{)}}$$
D
A.木星探测器被木星引力俘获进入环绕木星的工作轨道,需要点火加速
B.木星探测器从椭圆轨道$${{I}}$$变轨到椭圆轨道$${Ⅱ}$$,需要点火加速
C.若木星探测器绕木星做圆周运动,测出轨道半径和周期,可以求木星的质量和密度
D.若木星探测器在木星表面附近绕木星做圆周运动,测出周期,可以求木星的密度
1. 卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供:$$G \frac{M m}{R^2} = m \omega^2 R$$,解得角速度 $$\omega = \sqrt{\frac{G M}{R^3}}$$,因此正确答案为 A。
2. 地球质量可以通过以下方式测量:
① 地球绕太阳运行的数据只能测太阳质量,不能测地球质量;
② 月球绕地球运行的周期与距离可以计算地球质量;
③ 地球半径、自转周期及同步卫星高度可以计算地球质量;
④ 地球半径及地表重力加速度可以计算地球质量。
因此正确答案为 B(②③④)。
5. 星球表面重力加速度 $$g = \frac{G M}{R^2}$$,密度相同则 $$\frac{M}{R^3}$$ 为常数。重力加速度为地球的 4 倍,说明半径 $$R$$ 为地球的 2 倍,质量 $$M$$ 为地球的 8 倍($$M \propto R^3$$)。因此正确答案为 B。
7. 地球内部重力加速度与到地心距离成正比:$$g_{\text{蛟龙}} = \frac{G M (R-d)}{R^3}$$;
天宫一号的重力加速度由万有引力提供:$$g_{\text{天宫}} = \frac{G M}{(R+h)^2}$$。
两者之比为 $$\frac{g_{\text{蛟龙}}}{g_{\text{天宫}}} = \frac{(R-d)(R+h)^2}{R^3}$$,因此正确答案为 D。
8. 地表重力加速度 $$g = \frac{G M}{R^2}$$,地球质量 $$M = \frac{g R^2}{G}$$,体积 $$V = \frac{4}{3} \pi R^3$$,密度 $$\rho = \frac{M}{V} = \frac{3 g}{4 \pi G R} \approx 6 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3$$,因此正确答案为 A。
9. 行星表面重力 $$N = m g = \frac{G M m}{R^2}$$,解得行星质量 $$M = \frac{N R^2}{m G}$$,因此正确答案为 C。
10. 选项分析:
A. 探测器被俘获需要减速,错误;
B. 从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需减速以降低能量,错误;
C. 测出轨道半径和周期可求木星质量,但无法直接求密度(需半径),错误;
D. 若在木星表面附近测周期,可求密度($$T^2 \propto \frac{R^3}{M}$$ 且 $$M \propto \rho R^3$$),正确。
因此正确答案为 D。