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题型:填空题
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填空题

两颗人造卫星的质量之比m1:m2=1:2,轨道半径之比R1:R2=3:1.求:

(1)两颗卫星运行的线速度之比;______

(2)两颗卫星运行的角速度之比;______

(3)两颗卫星运行的周期之比;______

(4)两颗卫星运行的向心加速度之比;______

(5)两颗卫星运行的向心力之比.______

正确答案

1:

1

1:9

1:18

解析

解:设地球的质量为M,两颗人造卫星的线速度分别为V1、V2,角速度分别为ω1、ω2,运行周期分别为T1、T2,向心力分别为F1、F2

(1)根据万有引力和圆周运动规律有:  

得:

所以:

 故二者线速度之比为1:

(2)根据万有引力充当向心力公式,有:  

得:   

故二者角速度之比为:

(3)根据圆周运动规律有:  

 故二者运行周期之比为:

(4)根据万有引力充当向心力公式有:

得:

(5)由牛顿第二定律:F=ma得:两颗卫星运行的向心力之比:

 故答案为:1:;1::1;1:9;1:18.

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题型:填空题
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填空题

一地球卫星距地面高度为地球半径,用弹簧秤将一物体悬挂在卫星内.物体在地球表面的重力为100N,则物体在卫星中受到地球的引力为______ N,弹簧秤的读数为______.(g=10m/s2

正确答案

25

0

解析

解:在地球表面有:100N=

在卫星中F=

由①和②可得F=

在卫星内,物体受到的万有引力全部用来充当向心力,故物体对弹簧秤的拉力为0.

故答案为:25,0

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题型: 单选题
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单选题

有一绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,其运动方向与地球的自转方向相同.轨道半径为2R(R为地球半径).地球自转的角速度为ω0.若某时刻卫星经过赤道上某幢楼房的上空,那么卫星再次经过这幢楼房的上空时,需经历的时间为(已知地球表面的重力加速度为g)(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有

F=F

F=G

F=mω2r

因而

G=mω2r

解得 

ω==       ①

卫星再次经过这幢楼房的上空,卫星多转动一圈,有

(ω-ω0)t=2π               ②

地球表面的重力加速度为

         ③

联立①②③后,解得

t=

故选A.

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题型:填空题
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填空题

绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星离地面越高,其线速度越______,旋转周期越______

正确答案

解析

解:设人造卫星质量为m,地球质量为M,人造卫星与地球之间的距离为r,

根据万有引力定律得:地球与人造卫星间的万有引力F=

根据万有引力提供向心力得:

知v=,由r=R+h知,h越大线速度越小;

=知:

T=2π,则h越大,T也越大.

故答案为:小;大.

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径为R,地表重力加速度为g,同步卫星和“神州七号”卫星离地高度分别为h1和h2,求:

(1)同步卫星和“神州七号”卫星的线速度之比.

(2)赤道上的物体和“神州七号”卫星的角速度之比.

(3)赤道上的物体和“神州七号”卫星的向心加速度之比.

正确答案

解:(1)近地卫星、同步卫星的向心力是由万有引力提供,

=m

解得:v=

同步卫星和“神州七号”卫星离地高度分别为h1和h2,所以同步卫星和“神州七号”卫星的线速度之比是

(2)根据万有引力提供向心力得:

=mω2r

ω=

同步卫星、赤道上的物体的角速度相等,

所以赤道上的物体和“神州七号”卫星的角速度之比是

(3)同步卫星、赤道上的物体的角速度相等,根据a=mω2r,

所以赤道上的物体和同步卫星的向心加速度之比是

根据万有引力提供向心力得:

=ma

同步卫星和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

所以赤道上的物体和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

答:(1)同步卫星和“神州七号”卫星的线速度之比是

(2)赤道上的物体和“神州七号”卫星的角速度之比是

(3)赤道上的物体和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

解析

解:(1)近地卫星、同步卫星的向心力是由万有引力提供,

=m

解得:v=

同步卫星和“神州七号”卫星离地高度分别为h1和h2,所以同步卫星和“神州七号”卫星的线速度之比是

(2)根据万有引力提供向心力得:

=mω2r

ω=

同步卫星、赤道上的物体的角速度相等,

所以赤道上的物体和“神州七号”卫星的角速度之比是

(3)同步卫星、赤道上的物体的角速度相等,根据a=mω2r,

所以赤道上的物体和同步卫星的向心加速度之比是

根据万有引力提供向心力得:

=ma

同步卫星和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

所以赤道上的物体和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

答:(1)同步卫星和“神州七号”卫星的线速度之比是

(2)赤道上的物体和“神州七号”卫星的角速度之比是

(3)赤道上的物体和“神州七号”卫星的向心加速度之比是

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题型:简答题
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简答题

假设在一自转不计半径为R的星球表面上,宇航员从高h(远小于R)处将一小球以初速度v0水平抛出,结果测得小球的水平射程恰好也等于h,求:

(1)小球水平抛出到落地所花的时间t;

(2)该星球表面的重力加速度g;

(3)从星球表面发射卫星的第一宇宙速度v1

正确答案

解:小球做平抛运动:

(1)在水平方向,小球做匀速直线运动,运动时间为:t=

(2)在竖直方向做自由落体运动,有:h=gt2

解得:g=

(3)由牛顿第二定律得:

G=m

G=m′g,

解得:v1=v0

答:(1)小球水平抛出到落地所花的时间为

(2)该星球表面的重力加速度g为

(3)从星球表面发射卫星的第一宇宙速度v1v0

解析

解:小球做平抛运动:

(1)在水平方向,小球做匀速直线运动,运动时间为:t=

(2)在竖直方向做自由落体运动,有:h=gt2

解得:g=

(3)由牛顿第二定律得:

G=m

G=m′g,

解得:v1=v0

答:(1)小球水平抛出到落地所花的时间为

(2)该星球表面的重力加速度g为

(3)从星球表面发射卫星的第一宇宙速度v1v0

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题型: 单选题
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单选题

极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道).如图所示,若某极地卫星从北纬30°的正上方按图示方向第一次运行至南纬60°正上方,所用时间为t,已知地球半径为R(地球可看做球体),地球表面的重力加速度为g,卫星距地面的高度为R,下列关系正确的是(  )

At=π

Bt=

Ct=π

Dt=2π

正确答案

C

解析

解:根据地球表面的重力和万有引力相等

=mg

卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,

=mr,r=2R

解得:T=4π

从北纬30°的正上方按图示方向第一次运行至南纬60°正上方转过的圆心角为θ=

所以t=

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,则离地面越远的卫星(  )

A速度越大

B角速度越大

C向心加速度越大

D周期越长

正确答案

D

解析

解:设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,则有

 G=m=mrω2=ma=mr

得:v=,ω=,a=,T=2π

离地面越远的卫星,轨道半径越大,由上式可知其速率、角速度和向心加速度越小,周期越大,故ABC错误,D正确.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

我国已于2004年启动“嫦娥绕月工程”.已知月球半径是R,月球表面的重力加速度是g.如果绕月飞船关闭发动机后绕月做匀速圆周运动,距离月球表面的高度是h,求绕月飞船速度的大小.

正确答案

解:在月球表面的重力等于万有引力,即:=mg…①

飞船在轨道上时,据万有引力提供向心力:=…②

由式解得:v=R

答:飞船的速度是R

解析

解:在月球表面的重力等于万有引力,即:=mg…①

飞船在轨道上时,据万有引力提供向心力:=…②

由式解得:v=R

答:飞船的速度是R

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题型:填空题
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填空题

一颗人造地球卫星离地面高h=3R(R为地球的半径).若已知地地球表面的重力加速度为g,则卫星所在位置的重力加速度______,卫星做匀速圆周运动角速度是______

正确答案

解析

解:(1)根据万有引力等于重力得:

在地球表面,=mg

在离地面高h=3R处,=mg′

解得:g′=

(2)根据万有引力提供向心力得:

=mω2•4R

在地球表面,=mg

解得:ω=

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

截至2011年12月,统计有2.1万个直径10cm以上的人造物体和太空垃圾绕地球轨道飞行,其中大多数集中在近地轨道.每到太阳活动期,地球大气层的厚度开始增加,使得部分原在太空中的垃圾进入稀薄的大气层,并缓慢逐渐接近地球,此时太空垃圾绕地球依然可以近似看成做匀速圆周运动.下列说法中正确的是(  )

A太空垃圾在缓慢下降的过程中,机械能逐渐减小

B太空垃圾动能逐渐减小

C太空垃圾的最小周期可能是65 min

D太空垃圾环绕地球做匀速圆周运动的线速度是11.2 km/s

正确答案

A

解析

解:A、太空垃圾在缓慢下降过程中,克服高空大气阻力做功,垃圾的机械能减小,故A正确;

B、太空垃圾绕地球做圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力知圆周运动半径越小,运行线速度r越大,故B错误;

CD、根据万有引力提供圆周运动向心力知,知,太空垃圾绕地球圆周运动的最大速度为第一宇宙速度7.9km/s,最短周期84min,故CD均错误.

故选:A

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题型: 多选题
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多选题

近日有关钓鱼岛的争端再起.有官员表示,若日本发射卫星失败落入钓鱼岛区域,中国将根据国际有关协议将其拦截击落.如图所示,假设日本自A点发射运载火箭,在到达B点前已经失去动力,到达B点时的速度大小为vB、加速度大小为aB、重力势能为EPB.某卫星的运行圆轨道与曲线ABC相切于B点,卫星的环绕速度大小为v、向心加速度大小为a、重力势能为EP,不计空气阻力,则(  )

AvB一定小于v

BaB一定等于a

CEPB一定等于EP

DvB大于7.9km/s

正确答案

A,B

解析

解:A、运载火箭运动到B点,由于万有引力大于所需要的向心力,做近心运动,若要从B点进入圆轨道,必须加速.所以vB一定小于v.故A正确;

B、曲线ABC经过B点时,a==,圆轨道经过B点时,加速度a=.所以它们的加速度相等.故B正确;

C、根据EP=mgh,高度相同,但质量不一定相同,所以重力势能不一定相等.故C错误;

D、根据万有引力提供向心力,轨道半径越大,线速度越小,所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度.所以卫星运行轨道的速度小于7.9km/s.故D错误.

故选:AB.

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题型:简答题
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简答题

有一人造卫星,在离地面h 的高空绕地球作匀速圆周运动,已知地球的半径为R,地面的重力加速度为g.求:

(1)卫星的运行速度.

(2)卫星运行的周期.

正确答案

解:(1)在地球表面重力和万有引力相等有:=mg可得:GM=gR2

人造地球卫星的轨道为:r=R+h,

根据万有引力提供圆周运动向心力,对卫星有:

=m=m

v==

(2)卫星运行的周期为:T=2π=2π

答:(1)卫星的运行速度大小是

(2)卫星运行的周期是2π

解析

解:(1)在地球表面重力和万有引力相等有:=mg可得:GM=gR2

人造地球卫星的轨道为:r=R+h,

根据万有引力提供圆周运动向心力,对卫星有:

=m=m

v==

(2)卫星运行的周期为:T=2π=2π

答:(1)卫星的运行速度大小是

(2)卫星运行的周期是2π

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题型: 多选题
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多选题

冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆,公转周期为T0,其近日点为A,远日点为C,BD为椭圆的短轴,如图所示.忽略其它行星对它的影响,则(  )

A冥王星在A点的加速度最大

B冥王星从A→B所用的时间等于

C冥王星从A→B→C的过程中,速率先增大后减小

D冥王星从B→C→D的过程中,万有引力对它先做负功后做正功

正确答案

A,D

解析

解:A、A点是冥王星的近日点,距太阳距离最小,据万有引力定律可知,其所受万有引力最大,产生加速度最大,故A正确;

B、公转周期为T0,冥王星从A→C的过程中所用的时间是0.5T0

由于冥王星从A→B→C的过程中,速率逐渐变小,从A→B与从B→C的路程相等,

所以冥王星从A→B所用的时间小于,故B错误;

C、冥王星从A到B再到C的过程中逐步远离太阳,引力对其做负功,根据动能定理可知,冥王星的速度逐渐减小,故C错误;

D、冥王星从B→C→D的过程中,万有引力方向先与速度方向成钝角,过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角,所以万有引力对它先做负功后做正功,故D正确.

故选:AD.

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题型: 多选题
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多选题

卫星发射中心反射等质量的两颗圆轨道卫星,其中一颗卫星的轨道半径为2.8×107m.另一颗的轨道半径为4.2×107m,两卫星相比,前一颗卫星的(  )

A向心力较小

B向心加速度较大

C绕地球的运动速率较大

D绕地球转动的周期较大

正确答案

B,C

解析

解:万有引力提供卫星圆周运动的向心力有:可知:

A、两颗卫星的质量相同,故轨道半径大的向心力较小,故A错误;

B、向心加速度a=,由于前一颗卫星轨道半径较小,故向心加速度较大,B正确;

C、绕地球运行的速率v=,由于前一颗卫星的轨道半径较小,故运行速率较大,故C正确;

D、周期T=,由于前一颗卫星的轨道半径较小,故其周期较小,故D错误.

故选:BC.

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