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

   B

练习册系列答案
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开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律，其中第三定律的内容是：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》．
（1）请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律（设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动）；
（2）万有引力定律的正确性可以通过“月-地检验”来证明：
如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么，由于月心到地心的距离是地球半径的60倍；月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600．
试根据上述思路并通过计算证明：重力和星体间的引力是同一性质的力（已知地球半径为6.4×106m，月球绕地球运动的周期为28天，地球表面的重力加速度为9.8m/s2）．
一同学在学习了原子物理后知道，在微观世界里，原子（分子）的线度数量级为10-10m，而原子核的线度数量级为10-14～10-15m．也就是说，电子绕核旋转的轨道半径大约是核半径的一万倍至十万倍．“世界总是和谐统一的”．从这一理念出发，于是该同学想：“在客观世界很可能也有大致相同的线度倍数关系”．以“地球--月球”系统为例，设月球绕地球做匀速圆周运动，地球表面重力加速度g=10，地球半径R=6400km（具体计算可按6000km处理），月球绕地球运动一周的时间为T=27.3天（具体计算可按27天处理）．用以上数据证明上述猜想是否正确？请你先作代数运算，最后再代入具体数值求出结果并作出回答．

（08年重庆一中一模）(16分)设探月卫星“嫦娥1号”绕月运行的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量M2约为地球质量M1的，月球的半径R2约为月球与地球距离R1的，月球绕地球运动（看作圆周运动）的平均速率为v1=1.0km/s。“嫦娥1号”安装的太阳能电池帆板的面积S=8πm2。该太阳能电池将太阳能转化为电能的转化率η=11%。已知太阳辐射的总功率为P0=3.8×1026 W。月球与太阳之间的平均距离R=1.5×1011 m。估算（结果取2位有效数字）

   （1）该探月卫星绕月运行的速率v2

   （2）太阳能电池帆板的太阳能电池的最大电功率P

（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太。

（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地。（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地=6×1024kg                         ⑤

（M地=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。

 
开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律，其中第三定律的内容是：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》．
（1）请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律（设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动）；
（2）万有引力定律的正确性可以通过“月-地检验”来证明：
如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么，由于月心到地心的距离是地球半径的60倍；月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600．
试根据上述思路并通过计算证明：重力和星体间的引力是同一性质的力（已知地球半径为6.4×106m，月球绕地球运动的周期为28天，地球表面的重力加速度为9.8m/s2）．

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