高中物理万有引力定律及其应用实验题

假设我们已经进入航天时代，一个由高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球，准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度g′，这些器材是：

A．钩码一盒

B．重锤一个

C．已知直径的带孔金属小球一个

D．无弹性的丝线一根

E．刻度尺一把
F．测力计一个
G．天平一台（含砝码一盒）
H．秒表一个
I．支架（能满足实验所需的固定作用）
J．光电计时器（可用来精确测量运动物体经过两点的时间间隔）
到达X星球后，某学生从以上器材中选择合适的器材，根据不同的实验原理，用不同的方法测量出重力加速度g′的值，现请你选用以上器材，至少用两种方法完成他所做的实验，每一种方法均需写出所选器材（填写代号）、所需测量的物理量名称（并以常用符号表示）、用直接测量的物理量表示出重力加速度．

未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，已知月球绕地球公转的周期为T₀，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球半径为r，万有引力常量为G．试分别求出：

（1）地球的质量和月球的质量；
（2）中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？（已知光速为c，且h≤r≤R）

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。

继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点.经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族.这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测.若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t.试计算土星的质量和平均密度。（万有引力常量为G）

中国将于2010年底在酒泉卫星发射中心发射空间目标飞行器“天宫一号”。“天宫一号”是中国为下一步建造空间站而研制的，重约8.5吨，分为支援舱和实验舱两个舱，在实验舱做实验时，下列仪器可以使用的是： (       )

A．天平	B．弹簧握力计
C．温度计	D．水银气压计

月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的1/6，一人在地球表面可举起100kg的杠铃，他在月球表面可举起_________kg的杠铃．

一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的________________倍.

某物体在地球表面上受到地球对它的引力大小为800 N，为使此物体受到的引力减至50 N，物体距地面的高度应为__________________R（R为地球半径）.

科学探测表明，月球上存在丰富的氧、硅、铝、铁等资源.设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长期的开采后月球与地球仍可看作均匀球体，月球仍沿开采前的轨道运行，则与开采前相比地球与月球间的万有引力将____________________.（填“不变”“变大”或“变小”）

火星的半径是地球半径的，火星的质量是地球质量的，忽略火星的自转，若地球上质量为60 kg的人到火星上去，则此人在火星上的质量为___________________kg，所受重力是_______________N.在火星表面由于火星的引力产生的加速度是_______________m/s²，在地球上可举起60 kg杠铃的人到火星上用同样的力可举起质量是_______________kg的物体.已知地球表面的重力加速度g="9.8" m/s².

已知电子的质量为0.91×10^-30 kg，质子的质量为1.67×10^-27 kg，如果电子与质子间相距为1.0×10^-10 m，则它们之间的万有引力为_____________N.

离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的，则高度h是地球半径的___________________倍.

“神舟”六号飞船在预定轨道上飞行，每绕地球一圈需要时间约90 min，每圈飞行路程约为L=4.2×10⁴ km，地球半径为6.37×10³ km，引力常量G=6.67×10^-11 N·m²/kg²，根据以上数据可估算得地球质量为_________.

截至2003年10月“神舟”五号载人飞船发射成功，我国在航天领域已“过六关”，即“上天关”“回收关”“一箭多星关”“地球同步关”“太阳同步关”“载人航天关”，过了这六关，就可以真正称为航天大国了.1970年4月24日，我国发射了第一颗人造地球卫星——“东方红１号”，它的运转周期是114 min，轨道半径平均为7 782 km，由此计算得地球质量为________.

现代观测表明，由于引力作用，恒星有“聚焦”的特点，众多的恒星组成了不同层次的恒星系统，最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星.如图所示，这两颗恒星的质量分别为m₁、m₂，它们各以一定的速率绕它们连线上的某一点为圆心匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起.则这两颗恒星的轨道半径之比r₁∶r₂=________，线速度大小之比v₁∶v₂=_______.