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1. 同一“探测卫星”分别围绕某星球和地球多次做圆周运动。“探测卫星”在圆周运动中的周期二次方T
2
与轨道半径三次方r
3
的关系图像如图所示,其中P表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像,Q表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像,“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足T
2
=c,图中c、m、n已知,则( )
A.
该星球和地球的密度之比为m:n
B.
该星球和地球的密度之比为n:m
C.
该星球和地球的第一宇宙速度之比为
D.
该星球和地球的第一宇宙速度之比为
【考点】
万有引力定律; 第一、第二与第三宇宙速度;
【答案】
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单选题
普通
基础巩固
能力提升
变式训练
拓展培优
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1. 2020年月7月23日在文昌发射场,我国研发的“天问一号”火星探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空,成功进入预定轨道。经过长达半年的航行,2020年2月10日,携带着“祝融号”火星车的“天问一号”探测器成功被火星引力捕获,顺利进入环火轨道,在为期3个月的环火运行探测后,于2021年5月15日成功在火星乌托邦平原南部着陆。在“天问一号”靠近火星的过程中,火星对“天问一号”的引力( )
A.
保持不变
B.
先变大后变小
C.
越来越小
D.
越来越大
单选题
容易
2. 中国空间站轨道高度约为400千米,地球半径约为6400千米。当航天员出舱在空间站舱外作业时,其所受地球的引力大约是他在地面所受地球引力的( )
A.
0.1倍
B.
0.5倍
C.
0.09倍
D.
0.9倍
单选题
容易
3. 一与地球密度相同的星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的2倍,则该星球的质量是地球质量的(忽略其自转影响)( )
A.
B.
2倍
C.
4倍
D.
8倍
单选题
容易
1. 2021年5月15日,由地球发射的“天问一号”探测器成功在火星软着陆,“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。已知火星的直径约为地球的50%,质量约为地球的10%,请通过估算判断以下说法正确的是( )
A.
火星表面的重力加速度大于
B.
“天问一号”探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C.
探测器在火星表面附近的环绕速度大于7.9km/s
D.
火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
单选题
普通
2. 如图所示,为了实现人类登陆火星的梦想,2010年6月我国宇航员与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动。已知火星半径约为地球半径的
, 质量约为地球质量的
, 自转周期与地球基本相同。地球表面重力加速度是g,若宇航员在地面上以某一初速度能竖直向上跳起的最大高度是h,在忽略火星自转影响的条件下,下述分析正确的是( )
A.
火星表面的重力加速度是
g
B.
火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的
C.
宇航员以相同的初速度在火星上竖直起跳时,跳起的最大高度是
h
D.
同一宇航员在火星表面受到的万有引力是在地球表面受到的万有引力的
单选题
普通
3. 某星系中有一颗质量分布均匀的行星,其半径为R,将一质量为m的物块悬挂在弹簧测力计上,在该行星极地表面静止时,弹簧测力计的示数为F;在赤道表面静止时,弹簧测力计的示数为
。已知引力常量为G。下列说法正确的是( )
A.
该行星的自转周期为
B.
该行星的质量为
C.
该行星赤道处的重力加速度为
D.
该行星的密度为
单选题
普通
1. 中国载人探月工程登月任务已启动实施,计划将在2030年前实现中国人首次登月。已知月球的半径为
, 万有引力常量为
, 假设宇航员在距离月球表面高
处(h远小于R),以初速度
竖直向上抛出一小球,小球经时间
落到月球表面,在月球的上空,保障卫星正在绕月球做周期为
的匀速圆周运动,忽略月球自转。则下列说法正确的是( )
A.
月球表面的重力加速度为
B.
月球的质量为
C.
月球的第一宇宙速度为
D.
保障卫星的高度为
多选题
普通
2. 中国“天问一号”火星探测任务团队在第73届国际宇航大会(IAC)上获得“世界航天奖”。火星半径约为地球半径的
, 火星质量约为地球质量的
, 取地球表面的重力加速度。g=10m/s
2
, 地球的第一宇宙速度v=8km/s,已知星球的第二宇宙速度是第一宇宙速度的
倍。若不考虑自转的影响,下列说法正确的是( )
A.
火星表面的重力加速度约为4.4m/s
2
B.
火星表面的重力加速度约为2.2m/s
2
C.
火星的第二宇宙速度约为5.3km/s
D.
火星的第二宇宙速度约为10.6km/s
多选题
普通
3. 某行星的半径与地球的半径之比为k,密度与地球的密度相同,则行星与地球( )
A.
表面的重力加速度大小的比值为
B.
表面的重力加速度大小的比值为k
C.
第一宇宙速度的比值为
D.
第一宇宙速度的比值为k
多选题
普通
1. 一宇航员抵达一半径为
的星球表面后,为了测定该星球的质量
, 做如下的实验,取一根细线穿过光滑的细直管,细线一端栓一质量为
的砝码,另一端连在一固定的测力计上,手握细线直管抡动砝码,使它在竖直平面内做完整的圆周运动,停止抡动细直管。砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动。如图所示,此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计的读数差为
。已知引力常量为
, 试根据题中所提供的条件和测量结果,求:
(1)
该星球表面重力加速度;
(2)
该星球的质量
。
(3)
该星球的第一宇宙速度
解答题
普通
2. 建立物理模型对实际问题进行分析,是重要的科学思维方法。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体,地球的半径为R,引力常量为G,不考虑地球自转的影响。
(1)
试推导第一宇宙速度v的表达式;
(2)
如图-1所示,假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球南北两极的小洞,把一个质量为m的小球从北极的洞口由静止状态释放后,小球能够在洞内运动,不考虑其它星体的作用,以地心为原点,向北为正方向建立x轴,在图-2中画出小球所受引力F随x(-R≤x≤R)变化的图像,求出小球在洞内运动过程中的最大速度v
m
;
(3)
在科幻电影《流浪地球》中有这样一个场景:地球在木星的强大引力作用下,加速向木星靠近,当地球与木星球心之间的距离小于某个值d时,地球表面物体就会被木星吸走,进而导致地球可能被撕裂。这个临界距离d被称为“洛希极限”。已知,木星和地球的密度分别为
和
, 木星和地球的半径分别为R
0
和R,且
。请据此近似推导木星使地球产生撕裂危险的临界距离d——“洛希极限”的表达式。【提示:当x很小时,
。】
解答题
困难
3. 2024年5月3日17时27分,嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场成功发射,之后准确进入奔月轨道,再经过近月制动、环月飞行、月球着陆等过程,开启世界首次月球背面采样返回之旅。
(1)
探测器减速着陆的过程中,下列说法正确的有( )
A.
探测器处于超重状态
B.
探测器处于失重状态
C.
火箭对探测器的作用力大于探测器对火箭的作用力
D.
火箭对探测器的作用力与探测器对火箭的作用力大小相等
(2)
如图所示,环月轨道1、2、3相切于近月点,无动力运行时,探测器在近月点的速度大小分别为
、
和
, 加速度大小分别为
、
和
。下列说法正确的有( )
A.
B.
C.
D.
(3)
已知探测器在地球表面重力为
, 在月球表面重力为
, 月球半径为R,地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球和月球自转的影响,则( )
A.
月球表面的重力加速度为
B.
月球的质量为
C.
月球的第一宇宙速度大小为
D.
探测器在近月圆轨道上运行周期为
综合题
普通