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神奇的“万有引力”

导语:万有引力定律——①万有引力定律是力学中的一个重要的基本规律,在近几年的高考中利用万有引力定律分析天体的运动是命题频率较高的知识点之一。②学习中注意理解万有引力是天体运动的向心力这一基本关系,掌握万有引力定律与牛顿运动定律结合分析天体、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机的问题和估算天体的质量、密度的问题,同时要多关注现代科技信息,万有引力与现代科技的发展是密切联系的。

1、中国首颗数据中继卫星“天链一号 01星” 20084252335分在西昌卫星发射中心成功发射。中国航天器有了天上数据“中转站”。 25分钟后,西安卫星测控中心传来数据表明,卫星准确进入预定的地球同步转移轨道。若“天链一号 01星”沿圆形轨道绕地球飞行的半径为 R,国际空间站沿圆形轨道绕地球匀速圆周运动的半径为,且根据以上信息可以确定( )

A.国际空间站的加速度比“天链一号 01星”大

B.国际空间站的速度比“天链一号 01星”大

C.国际空间站的周期比“天链一号 01星”长

D.国际空间站的角速度比“天链一号 01星”小

【答案】 CD

【解析】由于二者围绕同一天体做圆周运动,且国际空间站的轨道半径大于“天链一号 01星”的轨道半径,因而,国际空间站的加速度、速度、角速度都比“天链一号 01星”的小,而周期大。

【点评】考查天体的运动、天体质量的测量和天体卫星的运动等知识点。测量天体 的质量,必须以绕该天体运行的其它天体如恒星的行星、行星的卫星等为观测对象,若该星体自身没有卫星如月球,则可以为其发射一颗人造卫星(如嫦娥一号),通过对该人造卫星的观测就可测量其它质量;一般试题对用万有引力与卫星的运动关系求速度、周期和向心加速度等。本题一改常规,只给定轨道半径和周期,用以 训练和克服思维定势。

2、某科学家估测一个密度约为 kg/ m 3的液态星球是否存在,他的主要根据之一就是它自转的周期,假若它存在,其自转周期的最小值约为( )(万有引力恒量 Nm 2/ kg 2

A10 4 s

B10 5 s

C2× 10 4 s

D3× 10 4 s

【答案】 A

【解析】当液态星表面一质点所受该星球的万有引力大于、至少等于其随星球自转的向心力时,液态星才不致瓦解,因此,联立解得A正确。

【点评】试题通过液态星是否存在的科学探讨考查万有引力定律和星球自转周期的关系,向考生展示科学探测思想。宇宙空间的星球有固态、液态和气态(气团)等存在状态,它们之所以能存在,首先因素就是其中心对周围质点的万有引力一定在大于、等于质点随星球自转所需向心力。