高中物理万有引力定律及其应用计算题

已知地球与火星的质量之比是8∶1，半径之比是 2∶1，在地球表面用一恒力沿水平方向拖一木箱，箱子能获得10m/s²的加速度。将此箱子送上火星表面，仍用该恒力沿水平方向拖木箱，则木箱产生的加速度为多大？已知木箱与地球和火星表面的动摩擦因数均为0.5，地球表面g = 10m/s²。

我国的“探月工程”计划将在2017年宇航员登上月球.若宇航员登上月球后，以初速度v₀竖直向上拋出一小球，测出小球从抛出到落回原处所需的时间为t 。已知万有引力常量为G、月球的半径为 R ，不考虑月球自转的影响，求：
（1）求月球表面的重力加速度大小g_月；
（2）月球的质量M ；
（3）飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期T 。

随着世界各国航天事业的发展，宇宙探测已成为各国关注的热点，宇宙中有颗类地行星，质量是地球质量的2倍，直径也是地球直径的2倍，假若发射一个质量m=5000kg的探测器对该星体表面进行勘察研究，该探测器内装有发动机，探测器软着陆在一块平地上的P点，距离着陆 的指定目标A点还有距离L=12m，探测器落地稳定后启动发动机，让探测器以a₁=1m/s²的加速 度开始作勻加速运动，到达A点前关闭发动机最后恰停在A点。已知探测器与该星体地面间 的动摩擦因数为μ=0.2，地球表面的重力加速度g=10m/s²。求：
（1）该星体表面的重力加速度为多大？
（2）探测器从P点到达A点的过程中，发动机所做的功为多少？
（3）从P点到达A点的过程中探测器的最大速度和最大功率分别为多少？

中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为T=s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。（引力常数G=6．6710m/kg．s）

设想有一宇航员在某未知星球的极地地区着陆时发现，同一物体在该地区的重力是地球上的重力的0.01倍．还发现由于星球的自转，物体在该星球赤道上恰好完全失重，且该星球上一昼夜的时间与地球上相同。则这未知星球的半径是多少？（取地球上的重力加速度 g＝9.8 m／s²，π²＝9.8，结果保留两位有效数字）

已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g₀，不考虑地球自转的 影响并假设地球质量分布均匀且密度为。假若在地球内部距表面深度为的某区域存在一半径为的球形煤炭矿区，设煤炭密度为（小于），则由于该煤炭矿区区域的存在，造成的地球该区域表面重力加速度的变化量的最大值是多少？

两颗卫星在同一轨道平面绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，a卫星离地面的高度等于R，a卫星离地面高度为3R，则
（1）a、b两卫星周期之比T_a∶T_b是多少?
（2）若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方，则a至少经过多少个周期两卫星相距最远?

我国执行首次载人航天飞行的神州五号飞船于2003年10月15日在中国酒泉卫星发射中心发射升空．飞船由长征-2F运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，在B点实施变轨后，再进入预定圆轨道，如图所示。已知飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，近地点A距地面高度为h₁，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：

（1）地球的第一宇宙速度大小；
（2）飞船在近地点A的加速度a_A大小；
（3）远地点B距地面的高度h₂大小。

如图所示，P是一颗地球同步卫星，已知球半径为R，地球表面处的重力加速度为R，地球自转周期为T。

（1）设地球同步卫星对地球的张为2θ，求同步卫星的轨道半径r和sinθ的值。
（2）要使一颗地球同步卫星能覆盖赤道上，A，B之间的区域，∠AOB=，则卫星可定位在轨道某段圆弧上，求该段圆弧的长度l（用r和θ表示）

一物体在地球表面时重16N，它在以5 m/s²的加速度加速上升的火箭中测得重力为9N，则此时火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍？（g=10 m/s²）

我国自主研制的北斗卫星导航系统包括5颗静止轨道卫星（同步卫星）和30颗非静止轨道卫星，将为全球用户提供高精度、高可靠性的定位、导航服务。
A为地球同步卫星，质量为m₁；B为绕地球做圆周运动的非静止轨道卫星，质量为m₂，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转周期为T₀，地球表面的重力加速度为g。 求：
(1)卫星A运行的角速度；(2)卫星B运行的线速度。

宇航员乘坐航天飞船，在距月球表面高度为H的圆轨道绕月运行。经过多次变轨最后登上月球。宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铅球从高度为h处释放，二者经时间t同时落到月球表面。已知引力常量为G，月球半径为R，求：
（1）月球的质量（不考虑月球自转的影响）；
（2）航天飞船在靠近月球表面圆轨道运行的速度与高度为H圆轨道运行速度之比。

2013年6月，我国成功实现目标飞行器“神舟十号”与轨道空间站“天宫一号”的对接．如图所示，已知“神舟十号”从捕获“天宫一号”到实现对接用时t，这段时间内组合体绕地球转过的角度为θ（此过程轨道不变，速度大小不变），地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力恒量G，不考虑地球自转；求：（1）地球质量M；（2）组合体运动的周期T；（3）组合体所在圆轨道离地高度H。

若“嫦娥”探月卫星为绕月球地卫星，利用该卫星可对月球进行成像探测。已知卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，月球绕地球公转的周期为T₀，月球绕地球公转的轨道半径为R₀，地球半径为R，月球半径为r，引力常量为G，光速为c，月球绕地球及卫星绕月球均做匀速圆周运动。求：

（1）地球的质量M和月球的质量m及月球的第一宇宙速度v；
（2）如图所示，当绕月球地轨道的平面与月球绕地球公转的轨道平面垂直（即与地心到月心的连线垂直）时，绕月球地卫星向地球地面发送照片需要的最短时间t。

地球半径为R₀，地表面重力加速度为g₀，登山运动员在某山的山顶做单摆实验，测得单摆的摆长为L，周期为T，由以上条件表示此山的高度。