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某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径,再利用万有引力定律估算太阳的密度.准备的器材有:①不透光圆筒,一端封上不透光的厚纸,其中心扎一小孔,另一端封上透光的薄纸;②毫米刻度尺.已知地球绕太阳公转的周期为T,万有引力常量为G。要求:(1)简述根据小孔成像原理估测太阳半径R的过程。(2)利用万有引力定律推算太阳密度。

 ⑵

解析试题分析:⑴ 其过程如图所示,

用不透光圆筒,把有小孔的一端对准太阳,调节圆筒到太阳的距离,在薄纸的另一端可以看到太阳的像.用毫米刻度尺测得太阳像的直径d,圆筒长为L.成像光路图(2分)
设太阳的半径为R,太阳到地球的距离为r.由成像光路图可知:△ABO∽△CDO,则:
,即.         (2分)
(2)地球绕太阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,设太阳质量为M,地球质量为m,则:       (2分)
由密度公式及球体体积公式       (2分)
联立以上各式可得:          (1分)
考点:本题考查数学知识在物理中的应用、万有引力定律。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”是由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体.如右图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力的作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1∶m2=3∶2.则可知(  )

A.m1、m2做圆周运动的线速度之比为3∶2
B.m1、m2做圆周运动的角速度之比为3∶2
C.m1做圆周运动的半径为
D.m2做圆周运动的半径为

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

我国启动“嫦娥工程”以来,分别于2007年10月24日和2010年10月1日将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射,“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天,并已给落月点起了一个富有诗意的名字——“广寒宫”.
(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,求月球绕地球运动的轨道半径r;
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t小球落回抛出点.已知月球半径为r,引力常量为G,试求月球的质量M月.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(7分)“嫦娥三号”探测器于2013年12月2日凌晨在西昌发射中心发射成功。“嫦娥三号”经过几次成功变轨以后,探测器状态极其良好,成功进入绕月轨道。12月14日21时11分,“嫦娥三号”探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆,标志我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。 设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动,它距月球表面的高度为h,已知月球表面的重力加速度为g、月球半径为R,引力常量为G,则
(1)探测器绕月球运动的向心加速度为多大;
(2)探测器绕月球运动的周期为多大。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

已知地球到太阳的距离约为1.5×1011m,万有引力常量为G=6.67×10-11N、m2/kg2。试由常识通过计算求:
(1)太阳的质量M(保留一位有效数字);
(2)已知火星绕太阳做圆周运动的周期为1.9地球年,求地球与火星相邻两次距离最近时的时间间隔t。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

天文工作者观测到某行星的半径为R1,自转周期为T1,它有一颗卫星,轨道半径为R2,绕行星公转周期为T2。若万有引力常量为G,求:
(1)该行星的平均密度;
(2)要在此行星的赤道上发射一颗质量为m的近地人造卫星,使其轨道平面与行星的赤道平面重合,且设行星上无气体阻力,则对卫星至少应做多少功?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(6分)人类一直梦想登上月球,将月球作为人类的第二个家园.现根据观测已知月球的质量为,半径为,万有引力常量为.请你结合以上数据求:
①月球表面的重力加速度;  ②月球的第一宇宙速度

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

伽利略”木星探测器,从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿千米,终于到达木星周围。此后在t秒内绕木星运行N圈后,对木星及其卫星进行考察,最后坠入木星大气层烧毁。设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行,其运行速率为V,探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ(如图所示),设木星为一球体。求:  
(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径;
(2)若人类能在木星表面着陆,至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(8分)已知地球半径为R,引力常量为G,地球同步通信卫星周期为T,它离地面的高度约为地球半径的6倍。
(1)求地球的质量;
(2)若地球的质量是某行星质量的16倍,地球的半径是该行星半径的2倍。该行星的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍,求该行星的自转周期。

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