题目内容

16.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)至少要以多大的速度水平抛出一物体才不至于落回地面(已知地球的第一宇宙速度为8km/s)?

分析 (1)在忽略自转的情况下,万有引力等于物体所受的重力,所以根据重力之比,可以求出半径之比.
(2)当平抛物体的速度达到第一宇宙速度时物体不再落回地面,而成为地球的卫星.

解答 解:(l)在该行星表面处,
  G=mg
则 g=16m/s2
在忽略自转的情况下,万有引力等于物体所受的重力,则得 G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$=mg
有 R2=$\frac{GM}{g}$
故 $\frac{{R}_{行}^{2}}{{R}_{地}^{2}}$=$\frac{{M}_{行}{g}_{地}}{{M}_{地}{g}_{行}}$=4            
所以行星的半径与地球的半径之比 $\frac{{R}_{行}}{{R}_{地}}$=2
(2)地球的第一宇宙速度为8km/s,则当至少要以8km/s的速度水平抛出一物体才不至于落回地面.
答:
(1)该行星的半径与地球的半径之比约为2:1.
(2)当至少要以8km/s的速度水平抛出一物体才不至于落回地面.

点评 忽略自转的情况下万有引力等于物体所受的重力,这是经常用的方法要注意掌握.要理解第一宇宙速度的意义,即为最小的发射速度.

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