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土星周围有许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...

土星周围有许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=8.0×104km和rB=1.2×105km.忽略所有岩石颗粒间的相互作用,求:(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3.2×105km处受到土星的引力为0.38N.已知地球半径为6.4×103km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?

 

(1):2.(2)2:9.(3)95倍. 【解析】 试题分析:(1)由万有引力提供向心力即可列式求解; (2)同样根据万有引力提供向心力列式求解; (3)根据万有引力公式直接列式比较即可求解. 【解析】 (1)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,据牛顿第二定律和万有引力定律有 解得 对于A、B两颗粒分别有 解得 故岩石颗粒A和B的线速度之比为:2. (2)设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T,则有 对于A、B两颗粒分别有 解得 故岩石颗粒A和B的周期之比为2:9. (3)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,在地球表面重力为 G0,距土星中心r0′=3.2×105 km处的引力为G0′,根据万有引力定律有 解得 故土星质量大约是地球质量的95倍. 【点评】本题是万有引力定律得简单应用问题,可列出表达式直接对比求解.  
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考点分析:
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宇航员在太空中待久了由于失重使其身体肌肉变得虚弱,有人设想为了防止航天器中的宇航员的身体肌肉变得虚弱而用旋转的离心力模拟重力,其原理就是让太空舱旋转产生离心力,让里面的人和物体像受到重力一样,但是如果太空舱的旋转角速度大于0.2rad/s人就会感到头晕,已知地球半径R=6.4×103km,地面表面重力加速度g取10m/s2,试问:

(1)若航天器绕地球做匀速圆周运动时,宇航员对航天器侧壁的压力与在地面上对地面的压力相等,且不感到头晕,则太空舱的半径至少为多大?

(2)若航天器在离地面距离也为R的高空中绕地球做匀速圆周运动,则航天器的运动周期有多大?

(3)若航天器绕地球做匀速圆周运动,航天器中的太空舱直径d=5m,要使太空舱中的宇航员不感到头晕且其自转的加速度与航天器绕地球公转的加速度大小相等,则航天器离地面至少多远?

 

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(3)在距地球表面高度恰好等于地球半径时,探测卫星上的观测仪器某一时刻能观测到的地球表面赤道的最大弧长.(此探测器观测不受日照影响,不考虑大气对光的折射)

 

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A.发射卫星a时速度要大于7.9km/s

B.若要卫星c与b实现对接,让卫星c加速即可

C.卫星b距离地面的高度为满分5 manfen5.com

D.卫星a和b下一次相距最近还需经过的时间t=满分5 manfen5.com

 

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