- 万有引力与航天
- 共16469题
由于某种原因,人造地球卫星的轨道半径减小了,那么卫星的( )
正确答案
解析
解:A、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:
=m
=m
v=,
T=2π,
人造地球卫星的轨道半径减小了,那么卫星的速率变大,周期变小,故A正确,BD错误;
C、地球对卫星的引力F=,人造地球卫星的轨道半径减小了,所以地球对卫星的引力变大,故C正确;
故选:AC.
我国自主研制的“北斗一号”卫星导航系统,具有导航、定位等功能.如图所示,“北斗”系统中两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径都为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置,A、B两点与地心连线的夹角为60°.若卫星均按顺时针运行,设地球质量为M,引力常量为G,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.则以下判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:卫星做圆周运动,由万有引力提供向心力,则有:得:a=; T=
A、两卫星的轨道半径相同,由上式②得知,加速度大小相等,为a=;故A错误.
B、卫星的速度为v=,则其动能为
,则B错误
C、卫星1向后喷气时需要加速,所需要的向心力增大,而万有引力不变,卫星将做离心运动,轨道半径增大,不可能追上卫星2,故C错误.
D、物体地球表面时,重力等于万有引力,则得:T=
所以卫星1由A到B所需时间 t==
,故D正确;
故选:D
我国自主研制的“嫦娥三号”,携带“玉兔”月球车已于2013年12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空,落月点有一个富有诗意的名字“广寒”.若已知月球质量为m月,月球半径为R,引力常量为G,忽略月球自转的影响,以下说法正确的( )
正确答案
解析
解:A、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度;
根据万有引力提供向心力得:=m
得:v=
所以在月球上发射一颗绕它作圆形轨道运行的卫星的最大运行速度为:v=,故A错误;
B、根据万有引力提供向心力得:m
r
得:T=2π,
则最小周期为T=,故B正确;
C、忽略月球自转的影响,根据万有引力等于重力:
=mg ①
在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体,物体落回到抛出点所用时间t==
,故C错误;
D、在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体,物体上升的最大高度h=②
由以上两式解得:h=,故D正确;
故选:BD.
绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用,绕地球运转的轨道半径会慢慢变小.则人造地球卫星的( )
正确答案
解析
解:根据得,v=
,
,T=
,
轨道半径变小,则线速度大小变大,动能变大,故A错误.
轨道半径变小,则高度降低,势能减小,故B错误.
轨道半径变小,角速度增大,周期变小,故C正确,D错误.
故选:C.
人造卫星在半径r处绕地球作匀速圆周运动,已知万有引力常量为G,地球的质量为M.则卫星的线速度v=______,角速度ω=______,加速度a=______,周期T=______.
正确答案
解析
解:卫星绕地球圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:
可得卫星的线速度v=
向心加速度a=
角速度ω=
周期T=
故答案为:,
,
,
.
我国在09年10月24日发射第一颗月球卫星--“嫦娥一号”.同学们也对月球有了更多的关注.
(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径;
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,如果只考虑物体受月球的万有引力作用,忽略其他力的影响.经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为 r,若发射一颗在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的近月卫星,试求这颗卫星在月球表面附近绕月球运行的速度.
正确答案
解:(1)在地球表面重力与万有引力相等有:
可得:GM=gR2
月于绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力,令月球质量为m,则有:
可得月球轨道半径为:r=
(2)设月球表面处的重力加速度为g′,由题意知竖直向上抛出的物体做竖直上抛运动,
由题意有:
所以有地球表面的重力加速度为:
近月飞行的卫星重力提供圆周运动的向心力有:
所以卫星的速度为:
答:(1)月球绕地球运动的轨道半径为
(2)这颗卫星在月球表面附近绕月球运行的速度为.
解析
解:(1)在地球表面重力与万有引力相等有:
可得:GM=gR2
月于绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力,令月球质量为m,则有:
可得月球轨道半径为:r=
(2)设月球表面处的重力加速度为g′,由题意知竖直向上抛出的物体做竖直上抛运动,
由题意有:
所以有地球表面的重力加速度为:
近月飞行的卫星重力提供圆周运动的向心力有:
所以卫星的速度为:
答:(1)月球绕地球运动的轨道半径为
(2)这颗卫星在月球表面附近绕月球运行的速度为.
如图所示为发射同步通讯卫星所采用的变轨发射法,即:点火后卫星进入近地卫星轨道;当卫星穿过赤道平面A时,再次点火使其进入椭圆轨道;当卫星到达远地点B时,第三次点火使其进入同步轨道.则下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由几何知识知椭圆轨道的半长轴小于同步轨道的半径,故由开普勒第三定律=k知卫星在椭圆轨道上的周期小于同步卫星的周期T,故A错误;
B、由几何知识知椭圆轨道的半长轴大于近地轨道的半径,故由开普勒第三定律=k知卫星在椭圆轨道上运动的周期大于卫星在近地卫星轨道上运动的周期,故B正确;
C、在椭圆轨道远地点实施变轨成圆轨道是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须万有引力小于卫星所需向心力,所以应给卫星加速,增加所需的向心力,卫星在同步轨道上经过B点的速率大于卫星在椭圆轨道上经过B点的速率,故C错误;
D、根据牛顿第二定律和万有引力定律得:a=,所以卫星在椭圆轨道上经过A点的加速度等于卫星在近地卫星轨道上经过A点的加速度.故D错误.
故选:B
人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,地球对卫星的______提供卫星所需的向心力.卫星的轨道半径越小,其绕行速度______(越大、越小).
正确答案
万有引力
越大
解析
解:人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,地球对卫星的万有引力提供卫星所需的向心力.则得
G=m
可得 v=
则知卫星的轨道半径越小,其绕行速度越大.
故答案为:万有引力,越大.
已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星,2014年2月再次刷新我国深空探测最远距离纪录,超过7000万公里.嫦娥二号是我国探月工程二期的先导星,它先在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动,运行周期为T;然后从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测.若以R表示月球的半径,引力常量为G,则( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力
=m
r,r=R+h
解得:,故A正确;
B、嫦娥二号卫星绕月运行时的线速度v==
,故B错误;
C、根据万有引力等于重力,即mR=mg得
g=R,其中T是近月卫星的周期,不是离月球h高度的周期,故C错误
D、要从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测需要做离心运动,应加速,故D正确.
故选:AD
“嫦娥二号”于2010年10月1日在西昌卫星发射中心发射升空,并获得了圆满成功.其环月飞行时距离月球表面的高度为100km,所探测到的有关月球的数据比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加详实.若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动,运行轨道如图所示.则( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力,G=ma=m
=mr
,得:a=
,v=
,T=2π
.可知r越大,向心加速度越小,线速度越小,周期越大.故A、B、C错,D对.
故选D.
如图所示,a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星.下列说法正确的是( )
正确答案
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
G=m
=ma,得 v=
,a=
A、由卫星的线速度公式v=,知卫星的轨道半径越大,线速度越小,则b、c的线速度大小相等,且小于a的线速度.故A正确.
B、c加速时,所需要的向心力增大,而万有引力没变,所以c将做离心运动,轨道半径增大,不可能追上同向运行的b.故B错误.
C、由a=,知卫星的轨道半径越大,向心速度越小,则c的向心加速度小于a的向心加速度.故C正确.
D、由F=G可知,由于各个卫星的质量未知,故引力的大小不能确定,故D错误;
故选:AC.
若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( )
正确答案
解析
解:离地面越远的卫星轨道半径越大,故根据万有引力提供圆周运动向心力有:
A、轨道半径r越大,知万有引力越小,故A正确;
B、知,轨道半径越大,运转角速度越小,故B错误;
C、知,轨道半径越大,线速度越小,故C正确;
D、知,轨道半径越大,周期越大,故D错误.
故选:AC.
关于人造卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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、地球的质量为M,有
G=m
,得 v=
.
第一宇宙速度是卫星绕地球附近做匀速圆周运动的速度,是卫星绕地球做圆周运动最大的运行速度.所以卫星绕地球做圆周运动时,其线速度一定不会大于第一宇宙速度,故A错误.
B、同步卫星只能定点于赤道的正上方,不可能发射一颗“定点”于重庆市正上方的同步卫星,故B错误.
C、不可能发射一颗卫星,使其运动的轨道平面始终与地球上某一经线平面相重合,因为经线随地球自转在转动,如果那样卫星不可能作圆周运动,故C错误.
D、根据卫星的速度公式v=分析可知,卫星运行的速度与卫星的形状、质量无关,在同一轨道上运动的不同形状、不同质量的卫星的线速度一定相同,故D正确.
故选:D
一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,速度减小为原来的,则变轨前、后卫星的( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供圆周运动向心力有,可得卫星的线速度
,可知当卫星线速度减小为原来的
,则半径增大为原来的4倍.
A、卫星轨道半径增大为原来的4倍,即轨道半径之比为1:4,故A正确;
B、万有引力提供圆周运动向心力由,可知轨道半径之比1:4,则向心力之比为16:1,故B错误;
C、根据万有引力提供圆周运动向心力有,可知T=
,因为半径之比为1:4,所以周期之比为1:8,故C正确;
D、卫星轨道的抬升需要克服引力做更多的功,故半径越大,卫星的机械能越大,故D错误.
故选:AC.
我国发射的“神州六号”载人飞船,与“神州五号”载人飞船相比,它在更高 的轨道上绕地球做匀速圆周运动,如图所示,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、根据万有引力提供向心力得出:
=
解得v=
由于神州六号的轨道半径比神州五号的大,所以“神州六号”的速度较小,故A正确,B错误.
C、根据万有引力提供向心力得出:
=
解得T=2π,由于神州六号的轨道半径比神州五号的大,所以“神州六号”的周期较大,故C正确,D错误.
故选:AC.
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