万有引力与航天

不定项选择下列关于太阳系几个行星的说法，符合实际的是（   ）
A．海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的
C．天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外
      面其他行星的引力作用
D．以上均不正确

1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度为g。这个小行星表面的重力加速度为（   ）A．400g
B．
C．20g
D．

前些年有些科学家推测，太阳系的第十颗行星有可能就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息我们可以推知 [     ]
A.这颗行星的公转周期与地球相等
B.这颗行星的自转周期与地球相等
C.这颗行星体积等于地球的体积
D.这颗行星的密度等于地球的密度

科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息可以确定[     ]
A、这颗行星的公转周期与地球相等
B、这颗行星的半径等于地球的半径
C、这颗行星的密度等于地球的密度
D、这颗行星上同样存在着生命

美国国家科学基金会2010年9月29日宣布，天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳系外行星如图所示，这颗行星距离地球约20亿光年（189.21万亿公里），公转周期约为37年，这颗名叫Gliese581g的行星位于天枰座星群，它的半径大约是地球的1.9倍，重力加速度与地球相近.则下列说法正确的是（   ）

A．在地球上发射航天器到达该星球，航天飞机的发射速度至少要达到第三宇宙速度
B．该行星的公转速度比地球大
C．该行星的质量约为地球质量的2.61倍
D．要在该行星表面发射人造卫星，发射速度至少要达到

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M_A是太阳质量M_s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E_p=-G（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M_s=2.0×10³⁰kg，太阳半径R_s=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R_A与太阳半径R_g之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）。

1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献。若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为
[     ]
A．
B．
C．
D．

2007年4月24日，欧洲科学家宣布在太阳之外发现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，表面可能有液态水存在，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表面附近轨道，下列说法正确是 [     ]
A．飞船在Gliese581c表面附近运行的周期约为13天
B．飞船在Gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/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

2009年10月6日，原香港中文大学校长、“光纤之父”高锟被宣布获得诺贝尔物理学奖。早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463” 的小行星命名为“高锟星”。假设“高锟星”绕太阳运动的周期为T(T>1年)，轨道半径为R，引力常量为G，则（   ）
A．“高锟星”公转的线速度大于地球公转的线速度
B．由上述数据可计算出太阳的质量
C．由上述数据可计算出太阳和“高锟星”之间的引力
D．地球和“高锟星”的轨道半径之比为

多选如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家成为“罗盘座T星”系统的照片，最新观测标明“罗盘座T星”距离太阳系只有3 260光年，比天文学家此前认为的距离要近得多。该系统是由一颗白矮星和它的类日伴星组成的双星系统，由于白矮星不停地吸收由类日伴星抛出的物质致使其质量不断增加，科学家预计这颗白矮星在不到l 000万年的时间内会完全“爆炸”，从而变成一颗超新星，并同时放出大量的γ射线，这些γ射线到达地球后会对地球的臭氧层造成毁灭性的破坏。现假设类日伴星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是（   ）

A．两星间的万有引力不变
B．两星的运动周期不变
C．类日伴星的轨道半径增大
D．白矮星的轨道半径增大

据美联社2002年10月7日报道，天文学家在太阳系的9大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期为288年。若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆，问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍？（最后结果可用根式表示）

据报道，最近的太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为50kg的人在这个行星表面的重量约为800N，地球表面处的重力加速度为10m/s²。求：
（1）该行星的半径与地球的半径之比约为多少？
（2）若在该行星上距行星表面2m高处，以10m/s的水平初速度抛出一只小球（不计任何阻力），则小球的水平射程是多大？

在遥远的某类似太阳系的恒星系中，据观察发现，观察到的行星绕行方向都一致，且均在同一平面内。现发现行星A离该恒星的距离为R，围绕恒星运动的周期为T，该行星做近似圆周运动，但每隔2T其半径就有微小增加，然后回复原值。科学家猜测其附近应该还有一颗行星，请你根据这些条件判断：这颗未知行星处于行星A的内侧还是外侧？距恒星的距离为多少？

不定项选择下面说法中正确的是（   ）
A．海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C．天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D．冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

据美联社2002年10月7日报道，天文学家在太阳系的9大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期为288年。若把它和地球绕太阳公转的轨道都看作圆，问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍？（最后结果可用根式表示）

2002年11月19日1时30分夜空出现近2 000年历史以来最壮美的天文奇观——流星雨大爆发，此次狮子座流星雨来自于33年回归一次的坦普尔一塔特尔彗星，由于地球的作用，彗星的碎屑部分落入地球大气层燃烧，形成划过天空的流星雨，这次流星雨最亮的流星超过满月的亮度，现有说法：①由于地球引力的作用，使部分碎屑落入地球大气层，形成流星雨；②碎屑在大气层中运行时，机械能不守恒；③碎屑围绕地球做匀速圆周运动；④划过天空的碎屑所受合力与运动方向不在同一直线上，它一定做曲线运动。以上说法中正确的是 （   ）
A．①②④
B．①②③④
C．①②
D．①②③

1987年6月8日，在美国国家天文馆天文学家宣布在太阳系的边缘发现一个亮度很弱而不易被发现的新行星，该行星半径比地球大2倍，质量是地球的36倍，则它的表面重力加速度是地球表面重力加速度的（   ）
A．6倍
B．18倍
C．4倍
D．13.5倍

不定项选择2011年7月，天文学家通过广域红外勘测器（WISE）发现地球首个特洛伊小行星。这颗小行星位于太阳一地球4号拉格朗日点。这颗小行星叫做2010 TK7，直径接近300米，当前距离地球8 000万公里。它的公转轨道与地球相同，并始终在地球前方（打转），它陪伴着地球至少度过了几千年的时光。下面关于这颗小行星与地球的说法正确的是（   ）
A．绕太阳运动的向心加速度大小相等
B．受到太阳的万有引力大小相等
C．绕太阳运动的周期相等
D．在小行星运动一个周期过程中万有引力做正功

下列关于物理学史实的描述，正确的是（   ）
A．开普勒最早提出了日心说
B．牛顿发现了万有引力定律，并测定了万有引力常量
C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D．天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的

美国天文学家宣布，他们发现了可能成为太阳系第十大行星的以女神“塞德娜”命名的红色天体，如果把该行星的轨道近似为圆轨道，则它绕太阳公转的轨道半径约为地球绕太阳公转轨道半径的470倍，是迄今为止发现的离太阳最远的太阳系行星，该天体半径约为1000km，约为地球半径的。由此可以估算出它绕太阳公转的周期最接近（   ）
A．15年
B．60年
C．470年
D．10⁴年

曾有科学家推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息可以确定（   ）
A．这颗行星的公转周期与地球相等          
B．这颗行星的半径等于地球的半径
C．这颗行星的密度等于地球的密度          
D．这颗行星的自转周期与地球相同

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M_A是太阳质量M_s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E_p=-G（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M_s=2.0×10³⁰kg，太阳半径R_s=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R_A与太阳半径R_g之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）。

下列关于物理学史实的描述，正确的是[     ]
A．开普勒最早提出了日心说
B．牛顿发现了万有引力定律，并测定了万有引力常量
C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D．天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的

一艘宇宙飞船在一个不知名的行星表面上空做圆形轨道运行，要测定行星的密度，只需要[     ]
A．测定飞船的环绕速度
B．测定行星的质量
C．测定飞船的环绕半径
D．测定飞船的环绕周期

月亮绕地球转动的周期为T，轨道半径为r，则由此可得地球质量M的表达式为___________。若地球半径为R，则其密度表达式是ρ=___________。

我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星是由质量不等的星体S₁和S₂构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，S₁到C点的距离为r₁，S₁和S₂的距离为r，已知引力常量为G。由此可求出S₂的质量为[     ]
A、
B、
C、
D、

最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100 倍。假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有

[     ]

A、恒星质量与太阳质量之比
B、恒星密度与太阳密度之比
C、行星质量与地球质量之比
D、行星运行速度与地球公转速度之比

若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转周期为T，万有引力恒量为G，则由此可求出[     ]
A、某行星的质量
B、太阳的质量
C、某行星的密度
D、太阳的密度

在某星球上，宇航员用弹簧称称得质量为m的砝码的重为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期是T。根据上述数据，试求该星球的质量。

登月火箭关闭发动机在离月球表面112km的空中沿圆形轨道运动，周期是120.5min，月球的半径是1740km，根据这组数据计算月球的质量和平均密度。

已知万有引力常量和下列各组数据，能计算出地球质量的是[     ]
A.月球绕地球运行的周期及月球距地球的距离
B.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
C.人造卫星在地面附近运行的速度和运行周期
D.若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度

若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量G，则可求得[     ]
A.该行星的质量
B.太阳的质量
C.该行星的密度
D.太阳的平均密度

若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，已知其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为[     ]
A.
B.
C.
D.

为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体作匀速圆周运动的另一星球（或卫星）的条件是[     ]
A.质量和运行周期
B.运转周期和轨道半径
C.轨道半径和环绕速度
D.环绕速度和运转周期

太阳光到达地球需要的时间为500s，地球绕太阳运行一周需要的时间为365天，试估算太阳的质量（取一位有效数字）。

宇宙飞船飞到一个不知名的行星表面，能否用一只表通过测定时间测出行星的密度？

地球和月球中心距离是3.84×10⁸m，月球绕地球一周所用时间大约为27天，则地球的质量为________________。

某人质量为50kg，若g取9.8m/s²，G＝6.67×10^-11N·m²/kg²，地球半径R＝6.4×10⁶m，试求地球的质量。

万有引力常量G、地球半径R和重力加速度g，你能求出地球的质量吗？

若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，则该星球质量是地球质量的[     ]
A、0.5倍
B、2倍
C、4倍
D、8倍

若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为[     ]
A、
B、
C、
D、

为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是[     ]
A、运转周期和轨道半径
B、质量和运转周期
C、线速度和运转周期
D、环绕速度和质量

设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直向上抛一物体的最大高度之比为k（均不计阻力），且已知地球与该天体的半径之比也为k，则地球与天体的质量之比为[     ]
A、1
B、k
C、k²
D、1/k

地球公转的轨道半径是R₁，周期是T₁，月球绕地球运转的轨道半径是R₂，周期是T₂，则太阳质量与地球质量之比是[     ]
A、
B、
C、
D、

在某行星上，宇航员用弹簧称称得质量为m的砝码重量为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量。

已知月球与地球的平均距离是3.84×10⁸m，月球绕地球转动的平均速率为1000m/s，试求地球质量M。（保留2位有效数字）

太阳光到达地球表面所需的时间为500s，地球绕太阳运行一周的时间为365天，试估算出太阳的质量。（取一位有效数字）

宇航员站在某行星表面上一高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到行星表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时的初速度增大为原来的2倍，抛出点与落地点之间的距离变为原来的1.5倍。已知两落地点在同一水平面内，该行星的半径为R，引力常量为G，求该行星的质量。

一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上。飞船上备有以下实验器材
        A．精确秒表一只
        B．已知质量为m的物体一个
        C．弹簧秤一个
        D．天平一台（附砝码）
已知宇航员在绕行时及着陆后各作了一次测量，依据测量数据，可求出该星球的半径R及星球的质量M。（已知万有引力常量为G ）
（1）两次测量所选用的器材分别为__________、_________。（用序号表示）
（2）两次测量的物理量分别是__________、__________。
（3）用该数据写出半径R、质量M的表达式。R= ______________，M= ______________。

若某星球的密度与地球相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的[     ]
A．1/4
B．4倍
C．16倍
D．64倍