(10分)某天体的半径为地球半径的4倍,质量为地球质量的16倍,已知地球的第一宇宙速度为7.9Km/s,则该天体的第一宇宙速度的大小为多少?
科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
(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。
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科目:高中物理 来源: 题型:
质量为m1的登月舱连接在质量为m2的轨道舱上一起绕月球作圆周运动,其轨道半径是月球半径Rm的3倍。某一时刻,登月舱与轨道舱分离,轨道舱仍在原轨轨道上运动,登月舱作一瞬间减速后,沿图示椭圆轨道登上月球表面,在月球表面逗留一段时间后,快速启动发动机,使登月舱具有一合适的初速度,使之沿原椭圆轨道回到脱离点与轨道舱实现对接。由开普勒第三定律可知,以太阳为焦点作椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。另,设椭圆的半长轴为a,行星质量为m,太阳质量为M0,则行星的总能量为。行星在椭圆轨道上运行时,行星的机械能守恒,当它距太阳的距离为r时,它的引力势能为。G为引力恒量。设月球质量为M,不计地球及其它天体对登月舱和轨道舱的作用力。求:
(1)登月舱减速时,发动机做了多少功?
(2)登月舱在月球表面可逗留多长时间?
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