牛顿在1665~1666年间只用离心力定律和开普勒第三定律,因而只能证明圆轨道上的而不是椭圆轨道上的引力平方反比关系。
1.牛顿以之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了定律,在创建定律的过程中,牛顿( )
B.根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即F∝m的结论
4.两个的质量分别为m1和m2,它们绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2,若它们只受太阳引力的作用,那么这两个的向心加速度之比为( )
5.在某次测定引力常量的实验中,两金属球的质量分别为m1和m2,球心间的距离为r,若测得两金属球间的大小为F,则此次实验得到的引力常量为( )
6.两个质量均为m的星体,其连线的垂直平分线为MN,O为两星体连线所示,一个质量为m的物体从O沿OM方向运动,则它受到的大小变化情况是( )
7.如图2所示,两球间的距离为r,两球的质量分布均匀,大小分别为m1、m2,半径大小分别为r1、r2,则两球的大小为( )
8.据报道,最近在太阳系外发现了首颗“宜居”,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重量为600 N的人在这个表面的重量将变为960 N.由此可推知,该的半径与地球半径之比约为( )
9.一位同学根据向心力F=m推断,如果人造卫星质量不变,当轨道半径增大到2倍时,人造卫星需要的向心力减为原来的1/2;另一位同学根据引力公式F∝推断,当轨道半径增大到2倍时,人造卫星受到的向心力减小为原来的1/4.这两个同学谁说的对?为什么?
10.利用航天飞机,宇航员可以到太空维现故障的人造地球卫星.已知一颗人造地球卫星在离地高度一定的圆轨道上运行.当航天飞机接近这颗卫星并与它运行情况基本相同时,速度达到了6.4 km/s.取地球半径为R=6 400 km,地球表面的重力加速度为g=9.8 m/s2,试求这颗卫星离地面的高度.
2.C [任何物体间都存在相互作用的引力,故称,A错;两个质量均匀的间的也能用F=来计算,B错;物体间的与它们距离r的二次方成反比,故r减小,它们之间的引力增大,C对;引力常量G是由卡文迪许精确测出的,D错.]
3.D [地球对月球的引力和月球对地球的引力是相互作用力,作用在两个物体上不能相互抵消,A错.地球对月球的引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力,从而不断改变月球的运动方向,所以B、C错,D对.]
4.D [设m1、m2的向心力分别是F1、F2,由太阳、之间的作用规律可得:F1∝,F2∝,而a1=,a2=,故=,D项正确.]
6.D [物体m在点O时,两星体对它的引力大小相等,方向相反,其合力为零,沿OM移至无穷远时,两星体对m的引力为零,合力为零,故m在OM连线上时,受到的引力合力先增大后减小,方向沿OM指向O.]
7.D [公式F=G中r的物理意义应是两物体质心间的距离,而不是物体表面间的距离.两球质量分布均匀,可认为质量集中于球心,由公式可知两球间应为G,故选D.]
解析 要找到两个变量之间的关系,必须是在其他量一定的条件下才能确定.卫星做圆周运动需要的向心力的变化情况由公式F=m来判断,它取决于卫星的速度和半径的变化关系,而卫星运动受到的向心力的变化情况则由公式F∝来判断,它的变化情况取决于卫星与中心间的距离.
第二位同学说的对,第一位同学说的错.因为根据向心力公式F=,只有当运动速度v一定时,需要的向心力F才与轨道半径r成反比.根据开普勒定律可知,卫星的速率将随轨道半径的增大而减小,所以向心力F不与轨道半径r成反比;另外,由于星体的质量为定值,由与太的引力公式可知,卫星受到的引力F将与卫星轨道半径的平方成反比.故当卫星的轨道半径增大至2倍时,向心力减小为原来的.
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