题目内容

20.1798年,英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G,因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人.若已知万有引力常量G,地球表面处的重力加速度g,地球半径R,试求
(1)地球的质量
(2)若已知引力常量G=6.67×10-11 N•m2/kg2,重力加速度g取9.8m/s2,地球半径R=6.4×106 m,地球质量是多少?(保留一位有效数字)
(3)若有一星球的密度跟地球密度相同,但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍,则该星球的质量将是地球质量的多少倍?

分析 根据万有引力等于重力求出地球的质量,根据密度公式结合黄金代换求星球的质量与地球质量的关系.

解答 解:(1)根据万有引力等于重力,有:G$\frac{Mm}{{R}^{2}}=mg$.
则M=$\frac{g{R}^{2}}{G}$
(2)M=$\frac{g{R}^{2}}{G}$=$\frac{9.8×(6.4×1{0}^{6})^{2}}{6.67×1{0}^{-11}}$=6×1024kg
(3)GM=gR2,其中M=$\frac{4}{3}π{R}^{3}ρ$,得:g=$\frac{4}{3}ρGπR$,它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍,所以该星球的半径是地球的4倍,该星球的质量将是地球质量的64倍
答:(1)地球的质量$\frac{g{R}^{2}}{G}$
(2)地球质量是6×1024kg
(3)该星球的质量将是地球质量的64倍

点评 解决本题的关键掌握万有引力等于重力,以及万有引力提供向心力这两大理论,并能熟练运用

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