在地球的圆轨道上运动的人造卫星,它到地球表面的距离等于地球半径R,设在地球表面的重力加速度为g,求:(1)地球的第一宇宙速度 (2)卫星运动的周期

在地球的圆轨道上运动的人造卫星,它到地球表面的距离等于地球半径R,设在地球表面的重力加速度为g,求:(1)地球的第一宇宙速度 (2)卫星运动的周期

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在地球的圆轨道上运动的人造卫星,它到地球表面的距离等于地球半径R,设在地球表面的重力加速度为g,
求:(1)地球的第一宇宙速度
(2)卫星运动的周期
答案
(1);(2)
解析

试题分析: 解:(1)以第一宇宙速度运行的卫星所受重力提供向心力,设其质量为m
     
解得    
(2)卫星受到的万有引力提供圆周运动所需向心力,设其质量为 
   
在地球表面:            
联立解得: 
举一反三
我国启动“嫦娥工程”以来,分别于2007年10月24日和2010年10月1日将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射,“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天,并已给落月点起了一个富有诗意的名字——“广寒宫”.
(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,求月球绕地球运动的轨道半径r;
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,试求月球的质量M月.
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假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0。如图所示,飞船首先沿距月球表面高度为3R的圆轨道I运动,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道II的近月点B再次点火进入近月轨道III(轨道半径可近似当做R)绕月球做圆周运动。下列判断正确的是(  )
A.飞船在轨道I上的运行速率为
B.飞船在轨道III绕月球运动一周所需的时间为
C.飞船在A点点火变轨的瞬间,速度减小
D.飞船在A点的线速度大于在B点的线速度

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教科版高中物理教材必修2中介绍, ,亚当斯通过对行星“天王星”的长期观察发现,其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离,且每隔时间t发生一次最大的偏离。亚当斯利用牛顿发现的万有引力定律对观察数据进行计算, 认为形成这种现象的原因可能是天王星外侧还存在着一颗未知行星(后命名为海王星),它对天王星的万有引力引起其轨道的偏离。由于课本没有阐述其计算的原理,这极大的激发了树德中学天文爱好社团的同学的探索热情,通过集体研究,最终掌握了亚当斯当时的计算方法:设其(海王星)运动轨道与天王星在同一平面内,且与天王星的绕行方向相同,天王星的运行轨道半径为R,周期为T,并认为上述最大偏离间隔时间t就是两个行星相邻两次相距最近的时间间隔,并利用此三个物理量推导出了海王星绕太阳运行的圆轨道半径,则下述是海王星绕太阳运行的圆轨道半径表达式正确的是(  )
A.B.C.D.

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两个星球组成双星,它们在相互之间的引力作用下,绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两星中心距离为L,其运动周期为T,万有引力常量为G,则两星各自的圆周运动半径与其自身的质量成           (填“正比”或者“反比”);两星的总质量为             
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“重力探矿”是常用的探测石油矿藏的方法之一。其原理可简述如下:如图,P、Q为某地区水平地面上的两点,在P点正下方一球形区域内储藏有石油,假定区域周围岩石均匀分布,密度为;石油密度远小于,可将上述球形区域视为空腔。如果没有这一空腔,则该地区重力加速度(正常值)沿竖直方向;当存在空腔时,该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏差。重力加速度在原坚直方向(即PO方向)上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”。为了探寻石油区域的位置和石油储量,常利用P点附近重力加速度反常现象。已知引力常数为G。

(1)“重力探矿”利用了“割补法”原理:如图所示,在一个半径为R、质量为M的均匀球体中,紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后,剩余的阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大?
(2)设球形空腔体积为V,球心深度为d(远小于地球半径),=x,利用“割补法”原理:如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石,则该地区重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常值可通过填充后的球形区域对Q处物体m产生的附加引力来计算,式中M是填充岩石后球形区域的质量,求空腔所引起的Q点处的重力加速度反常值在OP方向上的分量)
(3)若在水平地面上半径L的范围内发现:重力加速度反常值在(k>1)(为常数)之间变化,且重力加速度反常的最大值出现在半为L的范围的中心,如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的,试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积。
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