军校考大纲解读[最新版]物理考点-万有引力常见题型及解析

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（1）测天体的质量及密度：（万有引力全部提供向心力）

42r3Mm2由G2m r 得M2GTrT433r3又MR 得

3GT2R3【例1】中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为T=

21s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因3011自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.6710

m3/kg.s2)

解析：设想中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体所需的向心力时，中子星才不会瓦解。

设中子星的密度为，质量为M ，半径为R，自转角速度为，位于赤道处的小物块质量为m，则有

GMm2432mRMR 2TR3由以上各式得3GT2，代入数据解得：1.271014kg/m3。

点评：在应用万有引力定律解题时，经常需要像本题一样先假设某处存在一个物体再分析求解是应用万有引力定律解题惯用的一种方法。

（2）行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：（重力近似等于万有引力） 表面重力加速度：GMmGMmgg 00R2R2轨道重力加速度：GMmRh2mghghGMRh2

【例2】一卫星绕某行星做匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为g0，行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81，行星的半径R0与卫星的半径R之比R0/R＝3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R0之比r/R0＝60。设卫星表面的重力加速度为g，则在卫星表面有

GMmr2mg „„

经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的1/3600。上述结果是否正确？若正确，列式证明；若有错误，求出正确结果。

解析：题中所列关于g的表达式并不是卫星表面的重力加速度，而是卫星绕行星做匀速圆周运动的向心加速度。正确的解法是

卫星表面

GmR2＝g 行星表面

GMR02=g0 即(R02mg)= RMg0即g =0.16g0。

（3）人造卫星、宇宙速度： 人造卫星分类 同步卫星

【例3】我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的。“一号”是极地圆形轨道卫星。其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“二号”是地球同步卫星。两颗卫星相比 号离地面较高； 号观察范围较大； 号运行速度较大。若某天上午8点“风云一号”正好通过某城市的上空，那么下一次它通过该城市上空的时刻将是 。

解析：根据周期公式T=2r3GM知，高度越大，周期越大，则“风云二号” 气象卫星

离地面较高；根据运行轨道的特点知，“风云一号” 观察范围较大；根据运行速度公式V=

GMr知，高度越小，速度越大，则“风云一号” 运行速度较大，由于“风云一号”卫星

的周期是12h，每天能对同一地区进行两次观测，在这种轨道上运动的卫星通过任意纬度的地方时时间保持不变。则下一次它通过该城市上空的时刻将是第二天上午8点。

【例4】在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（ ）

A．它们的质量可能不同 B．它们的速度可能不同

C．它们的向心加速度可能不同

D．它们离地心的距离可能不同

解析：同步卫星绕地球近似作匀速圆周运动所需的向心力由同步卫星的地球间的万有引力提供。设地球的质量为M，同步卫星的质量为m，地球半径为R，同步卫星距离地面

2GMT432242-R，可见同步卫的高度为h，由F引=F向， G(Rh)=mT（R+h）得：h=

mM2星离地心的距离是一定的。

GMv22(Rh)由G=mRh得：v=Rh,所以同步卫星的速度相同。

mMmMM22(Rh)(Rh)由G=ma得：a= G即同步卫星的向心加速度相同。

由以上各式均可看出地球同步卫星的除质量可以不同外，其它物理量值都应是固定的。所以正确选项为A。