万-有-引-力-定-律的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,复习精要,地球自转对地表物体重力的影响,07届广东惠州市其次次调研考试4,2023年天津理综卷17,2023年理综全国卷 14,2023年高考江苏卷10,2023年理综四川卷17,06年12月广州市X科统考卷13,07年苏锡常镇四市二模14,06-07学年度南京市金陵中学一模14,江苏省启东市07届第一学期期中测试14,2023年上海卷19A,07年江苏省扬州市一模18,2023年理综山东卷22,2023年物理海南卷11,2023年高考广东卷16,万 有 引 力 定 律的应用,复习精要,1.在中学物理范围内，万有引力定律一般应用于天体在圆周运动中的动力学问题或运动学问题的分析，当天体围着某中心天体做圆周运动时，中心天体对该天体的万有引力就是其做圆周运动所需的向心力,据此即可列出方程进展定量的分析。,2.,一个重要的关系式,由,地球自转对地表物体重力的影响,3,如下图，在纬度为的地表处，物体所,受的万有引力为,mg,F,向,F,而物体随地球一起绕地轴自转所需,的向心力为,F,向,=,mRcos,2,方向垂直于地轴指向地轴，这是物体所受到的万有引力的一个分力充当的，而万有引力的另一个分力就是通常所说的重力mg，严格地说：除了在地球的两个极点处，地球外表处的物体所受的重力并不等于万有引力，而只是万有引力的一个分力。,由于地球自转缓慢，所以大量的近似计算中无视了自转的影响，认为地球外表处物体所受到的地球引力近似等于其重力，即,07届广东惠州市其次次调研考试4,4引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有 ,A月球的质量,B地球的质量,C地球的半径,D月球绕地球运行速度的大小,B D,2023年天津理综卷17,17我国绕月探测工程的预先争论和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m1、m2，半径分别为R1、R2，人造地球卫星的第一宇宙速度为v，对应的围绕周期为T，则围绕月球外表四周圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为 (),A,2023年理综全国卷 14,14.据报道,最近在太阳系外觉察了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球外表重量为600 N的人在这个行星外表的重量将变为960 N，由此可推知该行星的半径与地球半径之比约为 (),A.0.5 B.2 C.3.2 D.4,解,:,由题意可以得到 g”=1.6g;,由黄金代换,GM,=,g,R,2,可以得到,解得R”=2R,B,2023年高考江苏卷10,10、假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则以下物理量变化正确的选项是 (),A、地球的向心力变为缩小前的一半,B、地球的向心力变为缩小前的1/16,C、地球绕太阳公转周期与缩小前的一样,D、地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半,B C,解见下页,解：,天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，则地球和太阳的质量缩小到原来的,1/8,地球和太阳的距离缩小到原来的,1/2,即,地球绕太阳公转的向心力,地球绕太阳公转周期,T,2023年理综四川卷17,17.,我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为,l,的单摆做小振幅振动的周期为,T,，将月球视为密度均匀、半径为,r,的球体，则月球的密度为,(),A,B,C,D,解：,解得：,B,06,年,12,月广州市,X,科统考卷,13,13.13分宇航员在月球外表四周自h高处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L月球半径为R，假设在月球上放射一颗卫星,使它在月球外表四周绕月球作圆周运动假设万有引力恒量为G，求：,(1)该卫星的周期；,(2)月球的质量.,解：(1)设月球外表四周的重力加速度为g月,L,=,v,0,t,由解得该卫星的周期,(2),由解得：,解得月球的质量：,07,年苏锡常镇四市二模,14,14.(14 分)地球质量为 M，地球半径为 R，引力常量为G。,(1)试利用上述物理量推导第一宇宙速度的表达式要写出必要的文字说明,(2)假设第一宇宙速度大小v1=7.9km/s，地球半径 R=6.4 103 km,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2，请计算地球的质量保存两位有效数字,(3)请推导第一宇宙速度的另一种表达式 ，式中 g 为地球外表的重力加速度,解：,(l)设放射的人造地球卫星质量为m、速度为v，,它到地心的距离为 r,卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力供给,又近地卫星的轨道半径近似等于地球的半径,r=R,联立推得第一宇宙速度,(2),由上式得：,代入数据解得,M,=6.010,24,kg,(3)地球外表四周重力近似等于万有引力,所以,06-07,学年度南京市金陵中学一模,14,1414分2023年10月15日，我国成功放射了“神舟”五号载人宇宙飞船火箭全长58.3m，起飞质量为479.8t，刚起飞时，火箭竖直升空，航天员杨利伟有较强的超重感，仪器显示他对座舱的最大压力到达他体重的5倍飞船进入轨道后，21h内围绕地球飞行了14圈，将飞船运行的轨道简化为圆形求,点火放射时，火箭的最大推力g取10 m/s2,飞船运行轨道与同步卫星的轨道半径之比,解：,对宇航员进展受力分析并依据牛顿其次定律,有,对火箭应用牛顿其次定律,有,由上式可以解得,F,5,Mg,2.410,7,N,飞船运行周期为,T,1,21/14=1.5h,轨道半径为,r,1,同步卫星运行周期为,T,2,24h,轨道半径为,r,2,，,对飞船及同步卫星分别有,于是有,解得,江苏省启东市,07,届第一学期期中测试,14,14太空中有一颗绕恒星作匀速圆周运动的行星，此行星上一昼夜的时间是t,在行星的赤道处用弹簧秤测量物体的重力的读数比在两极时测量的读数小10，引力常量为G，求此行星的平均密度。,行星上一昼夜的时间是,t,，即行星的自转周期,T,t,弹簧称在赤道和两极的读数分别为,F,1,、,F,2,解：,在赤道上，,在两极上，,又,F,2,F,1,10%,F,2,则,所以,2023年上海卷19A,19A10分宇航员在地球外表以肯定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；假设他在某星球外表以一样的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t,小球落回原处。取地球外表重力加速度g10m/s2，空气阻力不计,1求该星球外表四周的重力加速度g”；,2该星球的半径与地球半径之比为R星:R地1:4，求该星球的质量与地球质量之比M星:M地。,解：1,所以,2,所以，,可解得：,07,年江苏省扬州市一模,18,18(16分)有人设想在地球赤道上垂直于地球外表竖起一根刚性的长杆，杆子的长度是地球半径的假设干倍。长杆随地球一起自转。在长杆上距地面高度为h=R(R为地球半径)处，悬挂一个摆长为l，质量为m的单摆(l远远小于R)。设地球半径R、地球外表的重力加速度g、地球的自转周期T0均为，求：,(1)悬挂单摆处随地球自转的向心加速度多大?,(2)该单摆的振动周期为多少?,(3)单摆悬挂于长杆上距地球外表的高度H为多高处，单摆就无法振动?,解：,1由于长杆随地球一起自转，与地球自转角速度一样，h=R处的向心加速度应为,2h=R处的重力加速度就等于万有引力产生的加速度减去物体随地球自转时的向心加速度,万有引力产生的加速度,所以,h,=,R,处的重力加速度,由单摆周期公式求出振动周期,3在地球的同步卫星轨道上引力加速度就是随地球自转的向心加速度,则同步卫星轨道上重力加速度,单摆在地球同步卫星轨道上无法振动。,题目,2023年理综山东卷22,22.2023年4月24日，欧洲科学家宣布在太阳之外觉察了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581c。这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类似地球的温度，外表可能有液态水存在，距离地球约为20光年，直径约为地球的1.5倍，质量约为地球的5倍，绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞临该星球外表四周轨道，以下说法正确是 (),A.飞船在Gliese581c外表四周运行的周期约为13天,B.飞船在Gliese581c外表四周运行时的速度大于,7.9 km/s,C.人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大,D.Gliese581c的平均密度比地球平均密度小,B C,解：,周期的平方与轨道半径的3次方成正比，飞船在Gliese581c外表四周运行的周期的周期应小于13天，A错.,v,v,1,=7.9 km/s,B,对,C,对,D,错,2023年物理海南卷11,11设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速度为v，则太阳的质量可用v、R和引力常量G表示为_。,太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速率约为地球公转速率的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2109倍。为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中全部恒星的质量都集中在银河系中心，且银河系中恒星的平均质量约等于太阳质量，则银河系中恒星数目约为_。,10,11,解见下页,解：,设地球的质量为,m,太阳的质量,M,由万有引力定律,设银河系的质量为,M,1,2023年高考广东卷16,1612分土星四周有很多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA=8.0104km和rB=1.2105km。无视全部岩石颗粒间的相互作用。结果可用根式表示,1求岩石颗粒A和B的线速度之比。,2求岩石颗粒A和B的周期之比。,3土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出他在距土星中心3.2105km处受到土星的引力为0.38N。地球半径为6.4103km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？,第,3,页,解,:,设土星质量为M0，颗粒质量为m，颗粒距土星中心距离为r，线速度为v，依据牛顿其次定律和万有引力定律：,解得：,对于,A,、,B,两颗粒分别有：,和,得：,第,4,页,设颗粒绕土星作圆周运动的周期为,T,，则：,对于,A,、,B,两颗粒分别有：,和,得：,题目,设地球质量为M，地球半径为r0，地球上物体的重力可视为万有引力，探测器上物体质量为m0，在地球外表重力为G0，距土星中心r0”3.2105 km处的引力为G0”，依据万有引力定律：,解得：,题目,第,2,页,