（7分）已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。
（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v的表達(dá)式；
（2）若已知地球自轉(zhuǎn)的周期為T(mén)，求地球同步衛(wèi)星距離地面的高度h。

“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星為繞月極地衛(wèi)星.利用該衛(wèi)星可對(duì)月球進(jìn)行成像探測(cè).設(shè)衛(wèi)星在繞月極地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)距月球表面的高度為H，繞行周期為T(mén)_M；月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為T(mén)_E，軌道半徑為R₀；地球半徑為R_E，月球半徑為R_M.已知光速為c.

（1）如圖所示，當(dāng)繞月極地軌道的平面與月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面垂直時(shí)（即與地心到月心的連線垂直時(shí)），求繞月極地衛(wèi)星向地球地面發(fā)送照片需要的最短時(shí)間；
（2）忽略地球引力、太陽(yáng)引力對(duì)繞月衛(wèi)星的影響，求月球與地球的質(zhì)量之比.

（12分）利用水流和太陽(yáng)能發(fā)電，可以為人類(lèi)提供清潔能源。水的密度ρ=1×10³kg/m³，太陽(yáng)光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率P₀ =1×10³W/m²，地球半徑為R=6.4×10⁶m，地球表面的重力加速度取g=10m/s²。
⑴寫(xiě)出太陽(yáng)光照射到地球表面的總功率P的字母表達(dá)式；
⑵發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上（軌道半徑約為地球半徑的6.6≈倍）利用太陽(yáng)能發(fā)電，然后通過(guò)微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面，這樣就建成了太陽(yáng)能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大�。ù鸢副Ａ魞晌挥行�數(shù)字）；
⑶三峽水電站水庫(kù)面積約為S=1×10⁹m²，平均流量Q=1.5×10⁴m³/s，水庫(kù)水面與發(fā)電機(jī)所在位置的平均高度差為h=100m，發(fā)電站將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η₁=60%。在地球同步軌道上，太陽(yáng)光垂直照射時(shí)的輻射功率為1.4P₀。太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η₂=20％，將電能輸送到地面的過(guò)程要損失50%。若要使⑵中的太陽(yáng)能發(fā)電站在被太陽(yáng)照射時(shí)地面接收到的電功率相當(dāng)于三峽電站發(fā)電的平均功率，衛(wèi)星上太陽(yáng)能電池板的面積應(yīng)為多大？(保留一位有效數(shù)字)

宇航員到了某星球后做了如下實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在光滑的圓錐頂用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的小球，圓錐頂角2θ。當(dāng)圓錐和球一起以周期T勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球恰好對(duì)錐面無(wú)壓力．已知星球的半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G．求：

（1）線的拉力；
（2）該星球表面的重力加速度；
（3）該星球的第一宇宙速度；
（4）該星球的密度．

（9分）在物理學(xué)中，常常用等效替代、類(lèi)比、微小量放大等方法來(lái)研究問(wèn)題。如在牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律一百多年后，卡文迪許利用微小量放大法由實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量G的數(shù)值，圖所示是卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)示意圖。卡文迪許的實(shí)驗(yàn)常被稱(chēng)為是“稱(chēng)量地球質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橛蒅的數(shù)值及其他已知量，就可計(jì)算出地球的質(zhì)量，卡文迪許也因此被譽(yù)為第一個(gè)稱(chēng)量地球的人。

（1）若在某次實(shí)驗(yàn)中，卡文迪許測(cè)出質(zhì)量分別為m₁、m₂相距為r的兩個(gè)小球之間引力的大小為F，求萬(wàn)有引力常量G；
（2）若已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，請(qǐng)推導(dǎo)出地球質(zhì)量及地球平均密度的表達(dá)式。

兩個(gè)行星各有一個(gè)衛(wèi)星繞其表面運(yùn)行，已知兩個(gè)衛(wèi)星的周期之比為1：3，兩行星半徑之比為3：1，則：
（1）兩行星密度之比為多少？
（2）兩行星表面處重力加速度之比為多少？

有一極地衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)₀/4，其中T₀為地球的自轉(zhuǎn)周期．已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R.．求：
（1）該衛(wèi)星一晝夜經(jīng)過(guò)赤道上空的次數(shù)n為多少？試說(shuō)明理由。
（2）該衛(wèi)星離地面的高度H．

（8分）土星上空有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為r_A＝8.0×10⁴ km和r _B＝1.2×10⁵ km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）
⑴求巖石顆粒A和B的線速度之比；
⑵求巖石顆粒A和B的周期之比；
⑶土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重為10 N，推算出他在距土星中心3.2×10⁵ km處受到土星的引力為0.38 N。已知地球半徑為6.4×10³ km，請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？

（7分）某天體的半徑為地球半徑的2倍，質(zhì)量為地球質(zhì)量的1/8倍，求該天體的第一宇宙速度及該天體表面處的重力加速度。（已知地球的第一宇宙速度為8km/s，地球表面的重力加速度為10m/s²。）結(jié)果保留2位有效數(shù)字

(8 分）.已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的2.5倍，求：該行星的自轉(zhuǎn)周期。