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1. 如图,半径为
R
的圆周上对称的分布两个质点
m
, 在引力的作用下二者同时运动到圆心
O
。计算这个运动时间可首先做如下等效:认为圆心
O
处有一质量为
的质点,两个质点
m
运动到圆心的时间可以等效为
m
向
的质点靠近的过程所用时间(
不动),
m
向
的质点靠近的过程可认为是
m
在围绕
的质点做椭圆运动(短轴极小)。已知引力常量为
G
, 则对于更多质点的情形,下列说法正确的是( )
A.
若圆周上均匀分布3个质点,则质点运动到中心的时间为
B.
若圆周上均匀分布3个质点,则质点运动到中心的时间为
C.
若圆周上均匀分布
n
个质量为
m
的质点,
n
越大,质点运动到中心
O
所需的时间越短
D.
若圆周上均匀分布
n
个质量为
m
的质点,
n
越大,质点运动到中心
O
所需的时间越长
【考点】
开普勒定律; 万有引力定律的应用;
【答案】
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1. 火星与地球的质量比为a,半径比为b,则它们的第一宇宙速度之比和表面的重力加速度之比分别是( )
A.
B.
C.
D.
多选题
容易
2. 把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周,由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )
A.
火星和地球的质量之比
B.
火星和太阳的质量之比
C.
火星和地球到太阳的距离之比
D.
火星和地球绕太阳运行速度大小之比
多选题
容易
3. 质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为
,它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时的( )
A.
周期为
B.
速度为
C.
动能为
D.
重力为
多选题
容易
1. 我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动,运行周期为T,轨道半径约为地球半径的
倍,已知地球半径为R,引力常量为G,忽略地球自转的影响,则( )
A.
漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力
B.
空间站绕地球运动的线速度大小约为
C.
地球的平均密度约为
D.
空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的
倍
多选题
普通
2. 已知地球的密度为ρ,万有引力常量为G,同步卫星在轨运行的周期为
,则( )
A.
近地卫星的运行周期为
B.
近地卫星的运行周期为
C.
同步卫星轨道半径与地球半径之比为
D.
同步卫星轨道半径与地球半径之比为
多选题
普通
3. 为更好地探测月球,发射一颗观测月球的地球卫星,月球B分别与卫星A和地球球心O的连线之间的最大夹角为θ,如图所示。设卫星、月球绕地球均做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.
卫星与月球的轨道半径之比为cosθ:1
B.
卫星与月球的加速度大小之比为1:sin
2
θ
C.
卫星与月球的线速度大小之比为
:1
D.
卫星与月球的角速度大小之比为1:
多选题
普通
1. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.
2:1
B.
4:1
C.
8:1
D.
16:1
单选题
容易
2. 2021年12月9日,中国空间站“天宫课堂”第一课正式开讲,这是时隔8年之后,中国航天员再次进行太空授课。空间站转一圈的时间约90分钟,保证太空授课信号通畅的功臣是中继卫星,中继卫星在地球同步静止轨道运行,空间站、中继卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.
空间站的角速度小于中继卫星的角速度
B.
空间站的加速度大于中继卫星的加速度
C.
空间站的线速度小于中继卫星的线速度
D.
中继卫星的线速度等于第一宇宙速度
单选题
普通
3. 如图所示,a为地球赤道上的物体,随地球表面一起转动,b为近地轨道卫星,c为同步轨道卫星,d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同,且均可视为匀速圆周运动。则( )
A.
a、b、c、d中,a的加速度最大
B.
a、b、c、d中,b的线速度最大
C.
a、b、c、d中,c的周期最大
D.
a、b、c、d中,d的角速度最大
单选题
普通
1. 北京时间2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船成功对接于天和核心舱径向端口,空间站[由天和核心舱、神舟十三号载人飞船、天舟二号和天舟三号货运飞船一起组成四舱(船)组合体]绕地球的运动可视为匀速圆周运动,不考虑空气阻力以及其他天体的影响,地球可视作质量为M的均匀球体;设空间站(可看做质点)的总质量为
、空间站绕行的轨道半径为r;万有引力常量为G。
(1)
求空间站绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小v;
(2)
若空间站绕地球运动的周期为T,请证明
为一与空间站质量无关的常量;
(3)
小明通过类比发现,两点电荷间的库仑力与两质点间的万有引力都满足与距离的平方成反比,因此他猜想:“设静电力常量为k,若真空中一个质量为m、电量为
的试探电荷A,绕一电荷量为
的固定点电荷B做半径为
、周期为
的匀速圆周运动时,则
也是一个与试探电荷A的质量和电量均无关的常量。”请你通过分析、计算来判断小明的猜想是否正确。
综合题
困难
1. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.
2:1
B.
4:1
C.
8:1
D.
16:1
单选题
容易
2. 2021年2月,执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后,进入运行周期约为1.8×10
5
s的椭圆形停泊轨道,轨道与火星表面的最近距离约为2.8×10
5
m。已知火星半径约为3.4×10
6
m,火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s
2
, 则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为( )
A.
6×10
5
m
B.
6×10
6
m
C.
6×10
7
m
D.
6×10
8
m
单选题
普通
3. 若一均匀球形星体的密度为ρ,引力常量为G,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )
A.
B.
C.
D.
单选题
容易