题目内容

设月球绕地球运动是一个圆轨道,已知地球半径R,月球的质量为m,它到地球表面的距离为h,地面上的重力加速度为g,根据这些物理量不能知道.( )
A.月球绕地球运动的速度
B.月球表面的重力加速度
C.月球绕地球运动的周期
D.月球绕地球运动的动能
【答案】分析:月球绕地球做匀速圆周运动,由地球的万有引力提供向心力,列式可求出月球的速度v;由T=,可求得周期;由Ek=可求出月球绕地球运动的动能.
解答:解:A、月球绕地球做匀速圆周运动,由地球的万有引力提供向心力,则有
   G=m
得月球绕地球运动的速度v=,M、R、h已知,G是常量,所以月球绕地球运动的速度v可以求出,故A错误.
B、月球表面的重力加速度无法求出.故B正确.
C、月球绕地球运动的周期T=,可见,T可求出.故C错误.
D、月球绕地球运动的动能Ek=,则知Ek可求出.故D错误.
故选B
点评:本题关键要建立物理模型,抓住万有引力提供月球的向心力,结合圆周运动的公式,即可得到解答.
练习册系列答案
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(14分)

 

(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M

(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质M。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)

【解析】:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有

                            ①

    于是有                           ②

即                                ③

(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得

                                ④

解得     M=6×1024kg                         ⑤

M=5×1024kg也算对)

23.【题文】(16分)

     如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出。

(1)求电场强度的大小和方向。

(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。

(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。

 

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