随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它星球成为可能,假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球

随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它星球成为可能,假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球

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随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它星球成为可能,假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是地球质量的(  )
A.0.5倍B.2倍C.4倍D.8倍
答案
根据万有引力等于重力,列出等式:
G
Mm
r2
=mg

g=
GM
r2
,其中M是地球的质量,r应该是物体在某位置到球心的距离.
根据根据密度与质量关系得:M=ρ•
4
3
πr3,星球的密度跟地球密度相同,
g=
GM
r2
=Gρ•
4
3
πr,
星球的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,所以星球的半径也是地球的2倍,
所以再根据M=ρ•
4
3
πr3得:星球质量是地球质量的8倍.
故选D.
举一反三
一个小球在某星球表面做自由落体运动,测得它在时间t内下落h,由此可知该星球表面的重力加速度是______m/s2;小球在通过最后h/3所经历的时间是t的______倍.
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2008年12月,天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系.研究发现,有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动,其轨道半长轴为9.50×102天文单位(地球公转轨道的半径为一个天文单位),人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上.观测得到S2星的运行周期为15.2年.
(1)若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50×102天文单位的圆轨道,试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的多少倍(结果保留一位有效数字);
(2)黑洞的第二宇宙速度极大,处于黑洞表面的粒子即使以光速运动,其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚.由于引力的作用,黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=-G
Mm
R
(设粒子在离黑洞无限远处的势能为零),式中M、R分别表示黑洞的质量和半径.已知引力常量G=6.7×10-11N•m2/kg2,光速c=3.0×108m/s,太阳质量Ms=2.0×1030kg,太阳半径Rs=7.0×108m,不考虑相对论效应,利用上问结果,在经典力学范围内求人马座A*的半径RA与太阳半径Rg之比应小于多少(结果按四舍五入保留整数).
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已知地球的食量大约是M=6.0×1024kg,地球半径为R=6370km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.求:
(1)地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力;
(2)地球表面一质量为10kg物体受到的重力;
(3)比较万有引力和重力的大小.
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已知月球的质量是7.3×1022kg,半径是1.7×103km,月球表面的自由落体加速度有多大?(G=6.67×10-11N•m2/kg2
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某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行,其运动可视为匀速圆周运动.已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g.求卫星在圆形轨道上运行速度的表达式和运行周期的表达式.
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