【文章內(nèi)容簡介】
式得21LGm= R 2ω2 ④ R 1 + R 2 = L ⑤ 聯(lián)立 ③④⑤ 式得 ω =321)(LmmG ?. 答案:( 1 )見解析 ( 2 ) ω =321)(LmmG ? 備選例題 【例 1 】 太陽距銀河系中心約 104光年(天文學中表示距離的單位,即物體以光速運行一年的距離),太陽繞銀河系中心的運動可以視為勻速圓周運動,運動周期約為 108年,太陽光照射到地球上需經(jīng)過 500 s ,由以上數(shù)據(jù)估算銀河系質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的多少倍? 解析:太陽繞銀河系中心做勻速圓周運動,所需向心力由萬有引力提供,即 G222π4TmrMm?r ,得 M =232π4GTr 設銀河系質(zhì)量 為 M 1 ,太陽質(zhì)量為 M 2 ,有 M 1 =21312π4GTr, M 2 =22322π4GTr,2122323121TTrrMM?? 其中 r 1 =1 04光年 =1 04365 86 400 c r 2 =500 c ,其中 c 為光速 T 1 =1 08年, T 2 =1 年 解得21MM=1 011. 答案: 1011倍 【例 2 】 如圖所示,人類選擇登陸火星的時間是在 6萬年以來火星距地球最近的一次,這時火星與地球之間 的距離僅有 1 07 km . 登陸前火星車在距火星表面 H 高處繞火星做勻速圓周運動,繞行 n 圈的時間為 t ,已知火星半徑為 R ,真空中的光速為 c = 108 m /s . ( 1 )火星車登陸后不斷向地球發(fā)送所拍攝的照片,照片由火星傳送到地球需要多長時間? ( 2 )若假設地球、火星繞太陽公轉(zhuǎn)均為勻速圓周運動,其周期分別為 T 地 和 T 火 ,試證明 T 地 T 火 . ( 3 )求火星的平均密度 ρ . (用 R 、 H 、 n 、 t 、萬有引力常量 G 表示) 解析:( 1 )設照片從火星傳到地球所用時間為 t ,則 t =87105 8 05???cx s =186 s . ( 2 )設太陽的質(zhì)量為 M ,地球的質(zhì)量為 m 地 、火星的質(zhì)量為 m 火 ,設地球到太陽的距離為 r 日地 ,火星到太陽的距離為 r 日火 ,由于地球、火星均做勻速圓周運動,所以有: G2日地地rMm= m 地22π4地Tr 日地 ,得 T 地 =2 πGMr3日地 2日火火rG M m= m 火22π4火日火Tr,得 T 火 =2 πGMr3日火, 由于 r 日地 r 日火 ,所以 T 地 T 火 . ( 3 )設火星車的質(zhì)量為 m ,有 G2)( HRmm?火= m (tn π2)2( R + H ) , 得 m 火 =2322)(π4GtHRn ? ρ 火 = 32323)(π3π34 RGtHRnRmVm ???火火 答案:( 1 ) 186 s ( 2 )見解析 ( 3 )3232)(π3RGtRHn ? 考點演練 (對應學生用書第 226~227 頁) 達標提升 1. 一人造地球衛(wèi)星質(zhì)量為 m ,其繞地球運動的軌道為橢圓軌道,它在近 地點時到地心的距離為 r 1 ,速度為 v 1 ,加速度為 a 1 ,在遠地點時,到地心的距離為 r 2 ,速度為 v 2 ,加速度為 a 2 ,則下列正確的關系式是( C ) A.1221rrvv? B.2121rrvv? C.21221)(rraa? D.22121)(rraa? 解析:如圖所示, A 、 B 分別為遠日點、近日點 . 由開普勒第二定律,太陽和行星的連線在相等的時間里掃過的面積相等,取足夠短的時間 Δ t , 則有 v 1 Δ t r 1 = v 2 Δ t r 2 ,所以1221rrvv? ,故 AB 選項均錯 . 對近地點有21rG M m= ma 1 ,對遠地點有22rG M m= ma 2 所以21221)(rraa? ,故 C 項正確 . 2. ( 2023 年江蘇卷)火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的101和21,地球表面的重力加速度為 g ,則火星表面的重力加速度約為( B ) A. g B. g C. g D. 5 g 解析:由萬有引力公式,在地球表面有 G2地地RmM= mg ① 在火星表面有 G2火火RmM= mg 火 ② 由 ①② 得 g 火 =22火地地火RMRM g = g ,故 B 正確 . 3. ( 2023 年青島模擬) 2023 年 9 月 25 日,我國利用“ 神舟七號 ” 飛船將翟志剛、劉伯明、景海鵬三名宇航員送 入太空 . 設宇航員測出自己繞地球做圓周運動的周期為T ,離地高度為 H ,地球半徑為 R ,則根據(jù) T 、 H 、 R 和引力常量 G ,能計算出的物理量是( ABD ) A. 地球的質(zhì)量 B. 地球的平均密度 C. 飛船所需的向心力 D. 飛船線速度的大小 解析:由2)( HRG Mm?= m (Tπ2)2( R + H )2能求出地球質(zhì)量M . 由 ρ =3π34RM能求出地球平均密度 . 由 v =THR )π(2 ?能求 出飛船線速度 . 由 F 向心 =2)( HRG Mm?,題目不知道衛(wèi)星質(zhì)量 m ,故無法求出 . 故選 AB D. 4. 我國于 2023 年 10 月 24 日成功發(fā)射了 “ 嫦娥一號 ”探