题目内容
7.假想在不久的将来,嫦娥探测器搭载航天员飞向月球,实现中国人的登月梦想.载人嫦娥探测器经过地月转移轨道后,进人距离月面H=100公里的环月圆轨道运动,然后择机在月球虹湾地区实行软着陆,展开月面巡视勘察.航天员让一重物在距离月球地表面h高处以v0的速度竖直向上抛出,测得重物经过时间T落回地表面.已知万有引力常量为G,月球可看 作球体,月球半径为R.下列说法正确的是( )| A. | 探测器在月球上软着陆的过程中,航天员处于超重状态 | |
| B. | 月球表面重力加速度大小为$\frac{2{(v}_{0}T-h)}{{T}^{2}}$ | |
| C. | 探测器在距离月面H高的环月圆轨道运动的线速度大小为$\frac{R}{T}$$\sqrt{\frac{2{(v}_{0}T+h)}{R+H}}$ | |
| D. | 月球的平均密度为$\frac{3π}{{GT}^{2}}$ |
分析 根据竖直上抛运动规律由初速度和运动时间可以求得星球表面的重力加速度g,在月球表面重力与万有引力相等求得月球的质量,根据密度公式求得月球的平均速度,根据万有引力提供圆周运动向心力求得在环月轨道上运行的速度.
解答 解:A、在月球上着陆过程中,先加速下降再减速下降,故先失重再超重,故A错误;
B、物体竖直上抛,有位移时间关系有:-h=${v}_{0}T-\frac{1}{2}g{T}^{2}$,可得g=$\frac{2({v}_{0}T+h)}{{T}^{2}}$,故B错误;
C、在月球表面重力与万有引力相等有:
$G\frac{mM}{{R}^{2}}=mg$ ①
据万有引力提供向心力有:$G\frac{mM}{(R+H)^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{R+H}$ ②
由①②两式可得v=$\sqrt{\frac{GM}{R+H}}=\sqrt{\frac{g{R}^{2}}{R+H}}=\frac{R}{T}\sqrt{\frac{2({v}_{0}T+h)}{R+H}}$,故C正确;
D、由①式可得M=$\frac{g{R}^{2}}{G}$,所以密度$ρ=\frac{M}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}=\frac{\frac{2({v}_{0}T+h){R}^{2}}{{GT}^{2}}}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}=\frac{3({v}_{0}T+h)}{2πG{T}^{2}}$,故D错误.
故选:C.
点评 万有引力应用主要从以下两方面入手:一是星球表面重力与万有引力相等,二是万有引力提供圆周运动向心力.
练习册系列答案
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18.
如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止随车一起运动,则下列说法正确的是( )
| A. | 在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力 | |
| B. | 在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块所受的重力平衡 | |
| C. | 若车厢的加速度变小,车厢壁对物块的弹力不变 | |
| D. | 若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大 |
2.下面说法中正确的是( )
| A. | 根据牛顿的万有引力定律可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的$\frac{1}{2}$时,引力将变为原来的4倍 | |
| B. | 按照广义相对论可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的$\frac{1}{2}$时,引力将大于原来的4倍 | |
| C. | 在天体的实际半径远大于引力半径时,根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大 | |
| D. | 在天体的实际半径接近引力半径时,根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大 |
16.
如图所示,BCA是半径为OA的一段光滑圆弧,其弧长远小于半径,O点为其圆心,BA是光滑弦面,A点为其圆周的最低点,整个圆面竖直.现有三个物块(质点)分别从O点沿OA自由下落、从B点沿BA和沿BCA无初速自由运动,设三物块各自运动到A点的时间分别为t1、t2、t3,则下列判断正确的是( )
| A. | t2>t3>t1 | B. | t1<t2<t3 | C. | t2>t1>t3 | D. | t1=t2>t3 |
17.
如图所示,t=0时,一物体从光滑斜面上的A点由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动,经过B点后进入水平面做匀减速直线运动(经过B点前后速度大小不变),最后停在C点,每隔2s物体的瞬时速度记录在下表中,则下列说法中正确的是( )
| t/s | 0 | 2 | 4 | 6 |
| v/(m•s-1) | 0 | 8 | 12 | 8 |
| A. | t=3s的时刻物体恰好经过B点 | |
| B. | t=10s的时刻物体恰好停在C点 | |
| C. | A、B间的距离小于B、C间的距离 | |
| D. | 物体运动过程中的最大速度为12m/s |