高中物理万有引力定律及其应用计算题

据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为 T，宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近H处自由释放—个小球（引力视为恒力），落地时间为t. 已知该行星半径为r，万有引力常量为G，求：
（1）该行星的第一宇宙速度；
（2）该行星的平均密度。

(6分)已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍，地球的第一宇宙速度v₁=7.9km/s。求一飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速度。

2003年10月15日，我国神舟五号载人飞船成功发射.标志着我国的航天事业发展到了一个很高的水平.飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为R的圆形轨道.已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g，引力常量为G,求：
⑴地球的质量；
⑵飞船在上述圆形轨道上运行的周期T.

地球绕太阳公转的轨道半径为1.49×10¹¹m，公转的周期是3.16×10⁷s，太阳的质量是多少？（已知万有引力常数G=6.67×10^-11Nm²/kg²）（计算结果保留1位有效数字）

我国探月工程已规划至“嫦娥四号”，并计划在2017年将嫦娥四号探月卫星发射升空。到时将实现在月球上自动巡视机器人勘测。已知万有引力常量为G，月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为ρ，月球可视为球体，球体积计算公式。求：
（1）月球质量M；
（2）嫦娥四号探月卫星在近月球表面做匀速圆周运动的环绕速度v。

同步卫星是在地球的赤道上空圆形轨道围绕地球转，和地球同步，相对地面静止，若地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转的周期为T，求：
(1)同步卫星的圆轨道离地面的高度;
(2)同步卫星在圆轨道上运行的速率。

据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，“风云三号”卫星已经成为及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况的重要手段。“风云三号”卫星属于极地轨道气象卫星，已知“风云三号”在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）“风云三号”卫星在轨道上的运行周期T；
（2）“风云三号”卫星在轨道上的运行速率v。

物体在地球表面重16 N，它在以5 m/s²的加速度加速上升的火箭中的视重为9 N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍？（设地球表面处g₀取10 m/s²）

2007年10月我国发射了绕月运行探月卫星“嫦娥1号”,该卫星的轨道是圆形的,若已知绕月球运动的周期T及月球的半径R,月球表面的重力加速度g_月，引力常量为G。求：
（1）月球质量；
（2）探月卫星“嫦娥1号”离月球表面的高度；
（3）探月卫星的运行速度。

在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，在经过多次弹跳才停下来，假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v_o,求（1）火星表面的重力加速度（2）它第二次落到火星表面时速度大小，（计算时不计大气阻力），已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期T，火星可视为半径为r_o的均匀球体。

一物体在地球表面重16N，它在以5m／s²的加速度加速上升的火箭中对台秤的压力为9N，则此时火箭离地面的距离为地球半径的几倍?（g取10m/s²）

由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心 $O$ 在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 三颗星体质量不相同时的一般情况）。若A星体质量为 $2m$ ， $B$ 、 $C$ 两星体的质量均为 $m$ ，三角形边长为 $a$ 。求：

（1） $A$ 星体所受合力大小 $F_A$ ；

（2） $B$ 星体所受合力大小 $F_B$ ；
（3） $C$ 星体的轨道半径 $R_C$ ；
（4）三星体做圆周运动的周期 $T$ 。

假如地球自转速度达到赤道上的物体“飘”起（即完全失重），那么估算一下，地球上一天等于多少小时（单位用表示）？（地球半径取，，运算结果取两位有效数字）。

我国的“探月工程”计划将于2017年宇航员登上月球。若宇航员登上月球后，在距离月球水平表面h高度处，以初速度v₀水平拋出一个小球，测得小球从抛出点到落月点的水平距离s。求：
（1）月球表面重力加速度的大小；
（2）小球落月时速度v的大小。

石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换。（地面附近重力加速度g取10 m/s²,地球自转角速度ω=7.2×10^-5rad/s,地球半径R=6.4×10³km。计算结果保留3位有效数字）

(1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h₁=17R/3的同步轨道站,求轨道站内的人相对地心运动的速度大小。
(2)当电梯仓停在距地面高度h₂=2R的站点时,求仓内质量m₂="54" kg的人对水平地板的压力大小。