高中物理万有引力定律及其应用计算题

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；
（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 。

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。

如图所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．

(1)求卫星B的运行周期．
(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们还能相距最近？

物体在距某一行星表面某一高度的O点由静止开始做自由落体运动，依次通过A、B、C三点，已知AB段与BC段的距离相等，均为24 cm，通过AB与BC的时间分别为0.2 s与0.1 s，若该星球的半径为180 km，则环绕该行星的卫星做圆周运动的最小周期为多少？

如图所示一宇航员站在一星球表面，用一根细绳一端固定在O点，另一端固定质量为m的小球，在最低点给小球某一速度让小球在竖直平面内做完整圆周运动，小球运动到最低点和最高点绳的拉力差为F，已知该星球的半径为R，万有引力常量为G。求该星球的质量M。

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。

某星球半径为R =" 6×" 10⁶ m，假设该星球表面上有一倾角为θ = 30°的固定斜面，一质量为m =" 1" kg的小物块在力，作用下从静止开始沿斜面向上运动，力F始终与斜面平行，如图甲所示。已知小物块和斜面间的动摩擦因数，力F随位移x变化的规律如图乙所示（取沿斜面向上的方向为正向），如果小物块运动12 m时速度恰好为零，已知万有引力常量G =" 6.67" × 10^-11 N·m²/kg²。试求：（计算结果保留一位有效数字）

（1）该星球表面上的重力加速度g的大小；
（2）该星球的平均密度。

2012年6月18日神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。若神舟九号飞船绕地球运动视为在赤道平面内的匀速圆周运动，离地高度h=300km。已知地球半径R=6.4×10³km，地面重力加速度g=9.8m/s²。（结果保留2位有效数字，先写出表达式再求出数值）
求：①神舟九号飞船运动的周期T；
②若地球的自转周期为T₀=8.6×10⁴s，则神舟九号飞船连续两次经过赤道上某一建筑物的时间间隔Δt。

2013年12月14日晚，嫦娥三号探测器成功落月，这是中国首次实现地外天体软着陆，着陆器落月过程的最后时刻，有以上几个关键阶段：①着陆器距离月面100m时保持悬停，对着陆区进行检测，选择安全的着陆点；②随后发动机维持一定推力缓慢下降，降至距月面4m时关闭发动机，着陆器依靠自身重力在月面着陆．已知月球半径约为地球半径的，月球质量约为地球质量的，着陆器质量约为1000kg，地球表面重力加速度g=10m/s²，根据以上数据计算：
（1）着陆器距月面100m悬停时，发动机产生的推力为多大？
（2）若关闭发动机时速度为零，则最后依靠自身重力着陆，落至月面的速度为多大？

质量为m的卫星发射前静止在地球赤道表面。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。
（1）已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。求此时卫星对地表的压力N的大小；
（2）卫星发射后先在近地轨道上运行（轨道离地面的高度可以忽略不计），运行的速度大小为v₁，之后经过变轨成为地球的同步卫星，此时离地面高度为H，运行的速度大小为v₂。
a．求比值；
b．若卫星发射前随地球一起自转的速度大小为v₀，通过分析比较v₀、 v₁、v₂三者的大小关系。

（由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为g₀，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体。求： (1)地球半径R；(2)地球的平均密度；
(3)若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求地球自转周期T'。

(10分)在天体运动中，把两颗相距较近的恒星称为双星，已知A、B两恒星质量分别为m₁和m₂，两恒星相距为L，两恒星分别绕共同的圆心做圆周运动，如图所示，求两恒星的轨道半径和角速度？（已知万有引力常量为G）

一个质量为1500 kg行星探测器从某行星表面竖直升空，发射时发动机推力恒定，发射升空后8 s末，发动机突然间发生故障而关闭；如图所示为探测器从发射到落回出发点全过程的速度图象；已知该行星表面没有大气，不考虑探测器总质量的变化；求：

（1）探测器在行星表面上升达到的最大高度；
（2）探测器落回出发点时的速度；
（3）探测器发动机正常工作时的推力。

质量为100 kg行星探测器从某行星表面竖直发射升空，发射时发动机推力恒定，发射升空后8 s末，发动机突然间发生故障而关闭，探测器从发射到落回出发点全过程的速度图象如图所示。已知该行星半径是地球半径的，地球表面重力加速度为10m/s²，该行星表面没有大气，不考虑探测器总质量的变化。求：

（1）探测器发动机推力大小；
（2）该行星的第一宇宙速度大小。

宇航员到达某星球后，他在该星球上取得一矿石，测得其质量为M₀ ，体积为V₀ ,重力为G₀ ，若矿石密度等于该星球平均密度 ，引力常量为G ，该星球视为球形，求该星球半径的表达式。