万有引力定律及其应用 知识点题库

已知万有引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1 , 地球的自转周期T2 , 地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:

同步卫星绕地球作圆周运动,由G= =m( 2h得M=

  1. (1) 请判断上面的结果是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法和结果.
  2. (2) 请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果.
2016年9月15日22时04分,我国天宫二号空间实验室发射成功.如图为发射过程的示意图,先将天宫二号由地球表面发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再一次点火,将天宫二号送入圆轨道3.轨道1、2相切于b点,轨道2、3相切于c点,则当天宫二号分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(   )


A . 天宫二号在轨道3上的速率、角速度、加速度均大于在轨道1上的速率、角速度、加速度 B . 天宫二号在轨道1上运行时的周期大于在轨道2上运行时的周期;在轨道2上运行时的周期大于在轨道3上运行时的周期 C . 天宫二号在轨道1上经过b点时的速度小于它在轨道2上经过b点时的速度,在轨道2上经过c点时的速度小于它在轨道3上经过c点时的速度 D . 天宫二号在轨道1上经过b点的加速度小于在轨道2上经过b点时的加速度,在轨道2上经过c点的加速度小于在轨道3上经过c点时的加速度
我国的“神舟七号”飞船于2008年9月25日晚9时10分载着3名宇航员顺利升空,并成功“出舱”和安全返回地面.当“神舟七号”在绕地球做半径为r的匀速圆周运动时,设飞船舱内质量为m的宇航员站在可称体重的台秤上.用R表示地球的半径,g表示地球表面处的重力加速度,g′表示飞船所在处的重力加速度,N表示航天员对台秤的压力,则下列关系式中正确的是(   )

A . g′=0 B . g′= g C . N=mg D . N= mg
寻找地外生命一直是各国科学家不断努力的目标,为了探测某行星上是否存在生命,可以向该行星发射一颗探测卫星,卫星绕行星做匀速圆周运动的半径为R,卫星的质量为m,该行星质量为M,引力常量为G,问

  1. (1) 该卫星受到的向心力为多少?

  2. (2) 卫星的线速度大小为多少?

如图所示是一种测量重力加速度g的装置。在某星球上,将真空长直管沿竖直方向放置,管内小球以某一初速度自O点竖直上抛,经t时间上升到最高点,OP间的距离为h , 已知引力常量为G星球的半径为R;求:

  1. (1) 该星球表面的重力加速度g
  2. (2) 该星球的质量M
  3. (3) 该星球的第一宇宙速度v1
关于在近地轨道上绕地球运动的“天宫二号”,下列说法正确的是(   )
A . “天宫二号”绕地球做圆周运动不需要力 B . “天宫二号”绕地球飞行的速度大于7.9 km/s C . “天宫二号”绕地球飞行的周期大于24 h D . “天宫二号”的轨道高度比地球同步卫星的低
2016 年 10 月 19 日,“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室对接成功,如图所示.已知“天宫二号” 飞船绕地球运行的周期约为 1.5   h,则宇航员随“天宫二号”绕地球运行过程中(         )

A .   宇航员不受地球引力作用 B . 宇航员处于完全失重状态 C . “天宫二号”离地高度比地球同步卫星大 D . “天宫二号”绕地球飞行的速度一定大于 7.9 km/s
通过天文观测发现,某行星的卫星运动的周期为T,轨道半径为r,若把卫星的运动近似看成匀速圆周运动,行星的半径为R,试求出该行星的质量.(万有引力常量G已知)
已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑地球自转的影响。
  1. (1) 求地球的质量;
  2. (2) 试推导第一宇宙速度的表达式。
已知地球半径为R,地心与月球中心之间的距离为r,地球中心和太阳中心之间的距离为s.月球公转周期为T1 , 地球自转周期为T2 , 地球公转周期为T3 , 近地卫星的运行周期为T4 , 万有引力常量为G,由以上条件可知正确 的选项是(      )
A . 月球公转运动的加速度为 B . 地球的密度为 C . 地球的密度为 D . 太阳的质量为
关于人造地球卫星,下列说法正确的是(     )
A . 卫星离地球越远,角速度越大 B . 同一圆轨道上运行的两颗卫星,线速度大小可能不同 C . 卫星的运行的瞬时速度可以小于7.9km/s D . 地球同步卫星可以经过地球两极
双星系统中两个星球 A、B 的质量都是 m,相距 L,它们正围绕两者连线上某一点做匀速圆周运动。实际观测该系统的周期 T 要小于按照力学理论计算出的周期理论值 T0 , 且 ,于是有一人猜测这可能是受到了一颗未发现的星球 C 的影响,并认为 C 位于 A、B 的连线正中间,相对 A、B静止,则 A、B 组成的双星系统周期理论值 T0 及 C 的质量分别为(    )
A . B . C . D .
已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g。地可视为质量分布均匀的球体,不考虑空气的影响。
  1. (1) 北京时间2020年3月9日,中国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第54颗导航卫星,此次发射的是北斗第2颗地球静止轨道卫星(又称地球同步卫星),它离地高度为h。求此卫星进入地球静止轨道后正常运行时v的大小(不考虑地球自转的影响);
  2. (2) 为考察地球自转对重力的影响,某研究者在赤道时,用测力计测得一小物体的重力是F1。在南极时,用测力计测得该小物体的重力为F2。求地球的质量M。(已知地球自转周期为T)
2004年1月,我国月球探测计划“嫦娥工程”正式启动,从此科学家对月球的探索越来越深入.2007年我国发射了“嫦娥1号”探月卫星,2010年又发射了探月卫星“嫦娥二号”,2013年“嫦娥三号”成功携带“玉兔号月球车”登上月球.已知地球半径为 ,地球表面的重力加速度为 ,月球绕地球运动的周期为 ,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动.万有引力常量为 .
  1. (1) 求出地球的质量;
  2. (2) 求出月球绕地球运动的轨道半径;
  3. (3) 若已知月球半径为 ,月球表面的重力加速度为 .当将来的嫦娥探测器登陆月球以后,若要在月球上发射一颗月球的卫星,最小的发射速度为多少?
2021年1月29日12时47分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感三十一号02组卫星发射升空,卫星进入预定轨道。假设遥感三十一号02卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为R,周期为T。已知引力常量为G,根据题中的已知条件可以求得(   )
A . 地球的平均密度 B . 绕地球表面做匀速圆周运动卫星的周期 C . 遥感三十一号02组卫星受到地球的万有引力大小 D . 遥感三十一号02组卫星绕地球做匀速圆周运动的向心加速度
月球是地球唯一的天然卫星,俗称月亮。地球的质量约为月球的质量的100倍,人们很早就发现了月球总是以同一面(即正面)朝向地球。我国“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面预选区着陆,现如今仍在进行着科学试验工作。通过以上信息,下列判断正确的是(   )
A . 地球对月球的万有引力约为月球对地球的万有引力的100倍 B . 地球对月球的万有引力与月球对地球的万有引力的比值为1 C . 月球的自转周期与其绕地球公转的周期相等 D . 月球绕地球公转的周期与地球自转周期相等
我国北斗卫星导航系统第41颗和第49颗卫星已完成在轨测试、入网评估等工作,并正式入网工作。第41颗卫星为地球同步轨道卫星,第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星,它们的轨道半径约为 ,运行周期都等于地球的自转周期24h。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角,如图所示。已知万有引力常量 ,下列说法中正确的是(  )

A . 同步轨道卫星可能经过北京上空 B . 根据题目数据可估算出地球的质量 C . 倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 D . 倾斜地球同步轨道卫星一天经过赤道上同一位置一次
在某星球表面(没有空气)以大小为v0的初速度竖直上抛一物体,经过t0时间落回抛出点,若物体只受该星球引力作用,不考虑星球的自转,已知该星球的直径为d.则该星球的第一宇宙速度可表示为(   )
A . B . C . D .
万有引力定律指出:自然界中任何两个物体都相互吸引,当这两个物体的质量分别为m1和m2、距离为r时,它们之间的万有引力大小为 F= , 式中G为万有引力常量. 下面的问题所涉及到的一些物理知识你还没有学习,但相信你也能根据已有物理知识做出选择:某卫星以速度v绕一行星表面附近做匀速圆周运动,假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一个质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N. 已知万有引力常量为G,则这颗行星的质量为(   )
A . B . C . D .
如图所示,飞行器绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为 , 下列说法正确的是( )

A . 轨道半径越大,周期越长 B . 轨道半径越大,速度越大 C . 若测得周期和轨道半径,可得到星球的平均密度 D . 若测得周期和张角,可得到星球的平均密度
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