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题型: 单选题
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单选题

如图所示,a、b、c是地球大气层外圆轨道上运动的三颗卫星,a和b质量相等且小于c的质量,则(  )

Ab所需向心力最小

Bb、c的周期相同,且小于a的周期

Cb、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度

D若b、c 均为逆时针转动,c只要加速就可以与b对接

正确答案

A

解析

解:A、根据万有引力提供圆周运动向心力有:,可知ab质量相同,b的半径大,故向心力b小于a的向心力,ac比较,半径相同,b的质量小,故b的向心力小于c的向心力,故A正确;

B、根据万有引力提供圆周运动向心力有可得周期,可知半径大的周期大,故BC的周期大于a的周期,故bc周期相同且大于a的周期,故B错误;

C、根据万有引力提供圆周运动向心力有,可得向心加速度,可知a的半径小,向心加速度大,故C错误;

D、c加速前万有引力等于向心力,,加速时万有引力没变,而所需向心力增加有,所以卫星将做离心运动,轨道高度将增加,故不能追上同轨道运行的b卫星,故D错误.

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

2013年6月11日我国的“神舟十号”载人飞船发射成功,两天后“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器顺利对接,王亚平等三位航天员入住“天宫”.已知“天宫一号”绕地球的运动可看作是匀速圆周运动,转一周所用的时间约为90分钟.则下列说法正确的是(  )

A“天宫一号”离地面的高度可能比地球同步卫星离地面的高度大

B当王亚平漂浮于“天宫一号”内时,她所受的地球引力为零

C“天宫一号”的角速度小于地球同步卫星的角速度

D“天宫一号”的线速度一定比静止于赤道上的物体的线速度大

正确答案

D

解析

解:根据万有引力提供向心力,得:G=mr=mω2r=m

得 T=2πr,ω=,v=

A、C、将“天宫一号”与地球同步卫星相比较可知,“天宫一号”的周期小,则由上式得其轨道半径小,角速度和线速度大,所以“天宫一号”离地面的高度比地球同步卫星离地面的高度小,角速度和线速度比地球同步卫星大.故AC错误

B、当王亚平漂浮于“天宫一号”内时,她所受的地球引力不为零,故B错误.

D、静止于赤道上的物体与地球同步卫星的角速度相等,由v=rω,知地球同步卫星的线速度大于静止于赤道上的物体的线速度,而由上分析知“天宫一号”的线速度比地球同步卫星的线速度大,则“天宫一号”的线速度一定比静止于赤道上的物体的线速度大,故D正确.

故选:D

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题型:填空题
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填空题

A、如图所示的单摆,摆球a向右摆动到最低点时,恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞,并粘接在一起,且摆动平面不变.已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h,偏角θ较小,摆动的周期为T,a球质量是b球质量的4倍,碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半.则碰撞后,摆动的周期为______T,摆球的最高点与最低点的高度差为______ h. 

B、我国绕月探测工程的研究和工程实施已取得重要进展.设地球、月球的质量分别为m1、m2,半径分别为R1、R2,人造地球卫星的第一宇宙速度为v,对应的环绕周期为T1.则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度为______,对应的环绕周期为______

正确答案

1

0.16

v

T1

解析

解:A、单摆的周期与摆球的质量无关,只决定于摆长和当地的重力加速度.所以碰撞后,摆动的周期为1T.

在a球向下摆的过程中,只有重力做功,机械能守恒.

有 Mgh=M

a、b两球碰撞过程时间极短,两球组成的系统动量守恒.

所以有 Mv1-m•2v1=(M+m)v2

碰撞后摆动过程中,机械能守恒,

所以有 (M+m)gh′=(M+m)

整理得h‘=0.16h.

B、卫星绕地球运行和绕月球运行都是由万有引力充当向心力,

根据牛顿第二定律有G=m=mR

得:v=,T=2π

所以有:=

v2=v

=

T2=T1

故答案为:A、1,0.16

B、v,T1

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题型:简答题
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简答题

我国将上演现代版“嫦娥奔月”,届时“嫦娥号”飞船将进入绕月飞行的圆形轨道a,当飞船运行至A点时启动登月舱进入椭圆轨道b,到B点实现着陆.(椭圆轨道的一个焦点在月球中心,A、B分别为与轨道a和月球表面相切点),已知月球质量为M,半径为R,轨道a半径为r,万有引力常量为G.试求:

①飞船绕月飞行的周期T

②登月舱由轨迹a,进入轨迹b时在A点应启动发动机,向前喷气还是向后喷气?

③由A至B的时间t.

正确答案

解:①由万有引力提供向心力

②登月舱由轨迹a,进入轨迹b时,要减速做近心运动,故要向前喷气,使其速度减小.    

③椭圆轨道半长轴:

由开普勒第三定律:

登月舱由A→B的时间:

答:①飞船绕月飞行的周期T为

②登月舱由轨迹a,进入轨迹b时在A点应启动发动机,向前喷气.

③由A至B的时间t为

解析

解:①由万有引力提供向心力

②登月舱由轨迹a,进入轨迹b时,要减速做近心运动,故要向前喷气,使其速度减小.    

③椭圆轨道半长轴:

由开普勒第三定律:

登月舱由A→B的时间:

答:①飞船绕月飞行的周期T为

②登月舱由轨迹a,进入轨迹b时在A点应启动发动机,向前喷气.

③由A至B的时间t为

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题型: 单选题
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单选题

甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是(  )

A甲的周期大于乙的周期

B甲的加速度大于乙的加速度

C乙的速度大于第一宇宙速度

D甲在运行时能经过北极的正上方

正确答案

A

解析

解:卫星的向心力由万有引力提供有=,所以有:

A、周期,因为甲的轨道高度大于乙的轨道高度,故甲的周期大于乙的周期,故A正确;

B、加速度a=,因为甲的轨道高度大于乙的轨道高度,故甲的加速度小于乙的加速度,故B错误;

C、因为第一宇宙速度是近地卫星的运行速度可知,乙的轨道大于地球的半径,故乙的速度小于第一宇宙速度,所以C错误;

D、甲是同步卫星,甲的轨道只能在赤道上空,故甲在运行时不能经过北极正上方所以D错误.

故选:A

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题型:填空题
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填空题

两颗人造地球卫星A、B的质量之比mA:mB=1:2,轨道半径之比rA:rB=1:3,某一时刻它们的连线通过地心,则此时它们的线速度之比vA:vB=______,向心加速度之比aA:aB=______,向心力之比FA:FB=______

正确答案

:1

9:1,

9:2

解析

解:1、万有引力提供向心力:

得:

所以:

2、由:

得:

所以:=

3、由:

所以:

故答案为::1,9:1,9:2.

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题型: 单选题
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单选题

卫星的发射往往不是“一步到位”,而是经过几次变轨才定位在圆周轨道上的.神舟七号飞船发射升空后,先在近地点高度200公里、远地点高度347公里的椭圆轨道上运行5圈,当飞船在远地点时实施变轨进入347公里的圆轨道.飞船变轨过程可简化为如图所示,假设在椭圆轨道2的P点为椭圆轨道2进入圆轨道3的相切点,则(  )

A在P点需要点火,使飞船减速

B飞船在轨道2经过P点时的向心加速度等于它在轨道3上经过P点的向心加速度

C飞船在轨道2上运动到P点时的加速度大于在轨道3上经过P点的加速度

D飞船在轨道2上运动到Q点时的机械能小于在轨道3上经过P点的机械能

正确答案

D

解析

解:A、在轨道2上经过P点时有:,在轨道3上满足万有引力提供圆周运动向心力,由此可知在轨道2上需点火加速才可以进入轨道3,故A错误;

B、根据向心加速度的表达式知在轨道2上经过P点的速度小于在轨道3的速度,故向心加速度小于轨道3上经过P点的向心加速度,故B错误;

C、飞船的加速度由万有引力产生,故在P点时,飞船的加速度大小相同,故C错误;

D、由A分析知,在轨道2上经过P点时的机械能小于在轨道3上经过P点时的机械能,由在轨道2上运行时机械能守恒,故飞船在轨道2上运动到Q点的机械能小于在轨道3上经过P点的机械能,故D正确.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

假设地球质量不变,而地球半径增大到原来的2倍,那么从地面发射的人造地球卫星第一宇宙速度(环绕速度)大小应为原来的______倍.

正确答案

解:地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,即轨道半径为地球半径的环绕速度,

则由=m可得

v=

所以第一宇宙速度是

地球半径增大到原来的2倍,所以第一宇宙速度(环绕速度)大小应为,即为原来的倍.

故答案为:

解析

解:地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,即轨道半径为地球半径的环绕速度,

则由=m可得

v=

所以第一宇宙速度是

地球半径增大到原来的2倍,所以第一宇宙速度(环绕速度)大小应为,即为原来的倍.

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

人造卫星在运行中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减小,在半径缓慢变化过程中,卫星的运动还可近似当作匀速圆周运动.当它在较大的轨道半径r1上时运行线速度为v1,周期为T1,后来在较小的轨道半径r2上时运行线速度为v2,周期为T2,则它们的关系是(  )

Av1<v2,T1<T2

Bv1>v2,T1>T2

Cv1<v2,T1>T2

Dv1>v2,T1<T2

正确答案

C

解析

解:根据万有引力提供向心力列出等式

==

解得:v=,由于r1>r2,所以v1<v2

T=2π,由于r1>r2,所以T1>T2

故选C.

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题型: 多选题
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多选题

三颗人造卫星A、B、C在地球的大气层外沿如图所示的轨道做匀速圆周运动,B、C处于同一轨道,已知mA=mB<mC,则三颗卫星(  )

A线速度大小关系是VA>VB=VC

B周期关系是TA<TB=TC

C向心加速度大小关系是aA=aB<aC

D若增大C的速度可追上B

正确答案

A,B

解析

解:根据万有引力提供圆周运动向心力有可知:

A、线速度,半径大的线速度小,线速度与卫星质量无关,故A正确;

B、周期T=,半径大的周期大,周期与卫星质量无关,故B正确;

C、加速度,半径大的加速度小,加速度与卫星质量无关,故C错误;

D、C卫星运行时万有引力等于圆周运动的向心力,若在轨道上增大C的速度,则所圆周运动所需向心力增加,而提供向心力的万有引力保持不变,故卫星将做离心运动而升高轨道故卫星不能追上同轨道上的B卫星,故D错误.

故选:AB.

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题型: 单选题
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单选题

2011年11月3日凌晨1时43分,“神舟八号”与“天宫一号”在距地球表面343km的轨道上成功对接,组成空间站,对于在轨正常运行的空间站,下列说法正确的是(  )

A该空间站的运行速度小于7.9km/s

B该空间站的加速度大于9.8m/s2

C该空间站的运行周期等于24h

D空间站内坐在座椅上的宇航员站起来时不需用力

正确答案

A

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.而空间站的轨道半径大于地球轨道半径,故其运行速度要小于第一宇宙速度,故A正确;

B、地球表面的重力加速度g=,空间站的加速度,所以空间站的加速度小于9.8m/s2

C、同步卫星的轨道高度约为36000 km而空间站的高度仅343km,故该空间站的周期远小于24h,故C错误;

D、宇航员站起来的过程改变了运动状态,故需要用力.完全失重失去的是物体的视重,而不是重力,牛顿定律告诉我们只有力能改变物体的运动状态,故D错误.

故选A.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•山西校级期末)2015年8月27日10时31分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感二十七号卫星送入太空.若遥感二十七卫星到地面的距离等于地球的半径R,已知地球表面的重力加速度为g.求遥感二十七号卫星的周期.

正确答案

解:对卫星,根据得:T=

因为GM=gR2

解得:T=

答:遥感二十七号卫星的周期为

解析

解:对卫星,根据得:T=

因为GM=gR2

解得:T=

答:遥感二十七号卫星的周期为

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径 R=6.4×106 m,地球表面的附近重力加速度 g=9.8m/s2,试计算在理想情况下,绕地球运行的卫星的最大绕行速率以及绕地球一周最短时间.

正确答案

解:设地球质量为M,卫星的质量为m,对卫星分析,

解得

分析知当轨道半径r=R时,绕行速度最大,运转周期最短

假设地面有一质量为m‘的物体,则有,故GM=gR2,代入vmax,Tmin

答:绕地球运行的卫星最大速率为7.9km/s,最短时间为84.2min.

解析

解:设地球质量为M,卫星的质量为m,对卫星分析,

解得

分析知当轨道半径r=R时,绕行速度最大,运转周期最短

假设地面有一质量为m‘的物体,则有,故GM=gR2,代入vmax,Tmin

答:绕地球运行的卫星最大速率为7.9km/s,最短时间为84.2min.

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•普陀区月考)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则(  )

Aa的向心加速度等于重力加速度g

B在相同时间内b转过的弧长最长

Cc在2小时内转过的圆心角是

Dd的运动周期有可能是20小时

正确答案

B,C

解析

解:A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,角速度相同,则知a与c的角速度相同,根据a=ω2r知,c的向心加速度大.

由G=mg,得g=,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g.故A错误;

B、由G=m,得v=,卫星的半径越大,线速度越小,所以b的线速度最大,在相同时间内转过的弧长最长.故B正确;

C、c是地球同步卫星,周期是24h,则c在2h内转过的圆心角是.故C正确;

D、由开普勒第三定律=k知,卫星的半径越大,周期越大,所以d的运动周期大于c的周期24h.故D错误;

故选:BC

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,A为静止于地球赤道上的物体,B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星,C为绕地球做圆周运动的卫星,P为B、C两卫星轨道的交点.已知A、B、C绕地心运动的周期相同,相对于地心,下列说法中正确的是(  )

A物体A和卫星C具有相同大小的加速度

B卫星C的运行速度小于物体A的速度

C可能出现:在每天的某一时刻卫星B在A的正上方

D卫星B在P点运行的加速度大于卫星C的加速度

正确答案

C

解析

解:A、A、C的周期相同,根据a=r知,C的半径大,则C的加速度大.故A错误.

B、根据v=r()知,C的半径大,则C的运行速度大.故B错误.

C、A、B的周期相同,可能出现在每天的某一时刻卫星B在A的正上方.故C正确.

D、在P点,加速度a=,r相同,则加速度相等.故D错误.

故选C.

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