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题型:简答题
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简答题

某星球半径为R,在距该星球表面h(h<<R)高处以初速度v0水平抛出一个小球(大气阻力不计),测得小球落地点距抛出点的水平距离为s.忽略该星球自转的影响,万有引力常量为G,球体体积公式V=πR3.求:

(1)距该星球表面H高处绕该星球作匀速圆周运动的卫星的线速度;

(2)该星球的密度.

正确答案

解:物体从h高处做平抛运动,根据平抛运动知识有:

竖直方向:h=      ①

水平方向:s=v0t        ②

由②式得物体运动时间t=

代入①得星球表面的重力加速度

(1)在星球表面重力与万有引力相等有

       ③

在离星球表面H高处的卫星由万有引力提供圆周运动向心力有:

        ④

由③可得GM=gR2

代入④得==

(2)根据星球表面重力与万有引力相等有:

可得星球的质量M=

根据密度公式有星球的密度=

答:(1)距该星球表面H高处绕该星球作匀速圆周运动的卫星的线速度为

(2)该星球的密度为

解析

解:物体从h高处做平抛运动,根据平抛运动知识有:

竖直方向:h=      ①

水平方向:s=v0t        ②

由②式得物体运动时间t=

代入①得星球表面的重力加速度

(1)在星球表面重力与万有引力相等有

       ③

在离星球表面H高处的卫星由万有引力提供圆周运动向心力有:

        ④

由③可得GM=gR2

代入④得==

(2)根据星球表面重力与万有引力相等有:

可得星球的质量M=

根据密度公式有星球的密度=

答:(1)距该星球表面H高处绕该星球作匀速圆周运动的卫星的线速度为

(2)该星球的密度为

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题型: 多选题
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多选题

2003年8月29日,上演了“火星冲日”的天象奇观.图示为美国宇航局公布的“火星冲日”的虚拟图,假设火星与地球都绕地球做圆周运动.则有(  )

A2003年8月29日,火星的线速度小于地球的线速度

B2003年8月29日,火星的线速度大于地球的线速度

C2004年8月29日,火星刚好再次回到了该位置

D2004年8月29日,火星还没有再次回到该位置

正确答案

A,D

解析

解:AB、根据万有引力提供圆周运动向心力,得,由于火星的半径大,故火星的线速度小于地球的线速度故A正确,B错误;

CD、根据万有引力提供圆周运动向心力,得T=,由于火星的半径大,故火星的周期大于地球的周期,所以当地球再次到达该位置时火星还没到达该位置,故C错误,D正确.

故选:AD.

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题型: 多选题
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多选题

2012年12月27日,我国自行研制的“北斗导航卫星系统”(BDS)正式组网投入商用.2012年9月采用一箭双星的方式发射了该系统中的两颗轨道半径均为21332km的“北斗-M5”和“北斗M-6”卫星,其轨道如图所示.关于这两颗卫星,下列说法不正确的是(  )

A两颗卫星的向心加速度大小相同

B两颗卫星速度大小均大于7.9km/s

C北斗-M6的速率大于同步卫星的速率

D北斗-M5的运行周期大于地球自转周期

正确答案

B,D

解析

解:A、根据知,轨道半径相等,则向心加速度大小相等.故A正确;

B、根据知,轨道半径越大,线速度越小,第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径,是做匀速圆周运动的最大速度,所以两颗卫星的速度均小于7.9km/s.故B错误;

C、北斗-M6的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则线速度大于同步卫星的速率.故C正确;

D、因为北斗-M6的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,根据T=知,北斗-M6的周期小于同步卫星的周期,即小于地球自转的周期.故D错误.

本选择不正确的是,故选:BD.

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题型: 多选题
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多选题

我国于2010年10月1日成功发射了月球探测卫星“嫦娥二号”CE-2,CE-2在椭圆轨道近月点Q完成近月拍摄任务后,到达椭圆轨道的远月点P变轨成形轨道,如图所示,忽略地球对CE-2的影响,则CE-2(  )

A在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中机械能不变

B在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中线速度增大

C在Q点的线速度比沿圆轨道运动的线速度大

D在Q点的加速度比沿圆轨道运动的加速度大

正确答案

B,C,D

解析

解:A、Q到P的过程由于要克服引力做功,速度越来越小,到P点所需的向心力比较小,万有引力大于所需的向心力,会做近心运动,所以从P点进入圆轨道,需加速,使万有引力等于所需要的向心力,然后作圆周运动.故机械能不守恒.故A错误,B正确.

C、在椭圆轨道上Q点的速度大,万有引力不够需要的向心力,做离心运动.若在Q点有一圆轨道通过,则在椭圆轨道上Q点的速度必然大于圆轨道Q点的速度.根据万有引力提供向心力,知轨道半径越大,速度越小,所以通过Q点圆轨道上的速度大于通过P点圆轨道上的速度,则在Q点的线速度比沿圆轨道运动的线速度大.故C正确.

D、在Q点所受的万有引力大于在P点所受的万有引力,根据牛顿第二定律,在Q点的加速度比沿圆轨道运动的加速度大.故D正确.

故选BCD.

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题型: 单选题
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单选题

2003年10月15日北京时间9时整,我国“神舟”五号飞船载着我国首位太空人杨利伟在酒泉卫星发射中心发射升空,10min后“神舟”五号飞船准确进入预定轨道.在北京航天指挥控制中心的调度下,我国陆海空航天测控网对飞船进行了持续的跟踪、测量与控制,截至10月16日零点,“神舟”五号载人飞船已按预定轨道(视为圆轨道)环绕地球10圈.若地球质量和万有引力恒量G均已知,根据以上数据资料可估算出“神舟”五号飞船的(  )

A离地高度

B环绕速度

C万有引力

D向心力

正确答案

B

解析

解:A、根据进入预定轨道的时间和绕地球10圈结束的时间可以求得周期T,

飞船在圆轨道上运行时,由地球的万有引力提供向心力,G=m(R+h)=m,可得 R+h=,v=

已知地球的质量M和飞船运行的周期T,由上式知可求出飞船的轨道半径R+h,由v=知可求出飞船的环绕速度v.

由于飞船的质量未知,所以不能求出万有引力和向心力.故B正确,ACD错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图所示.卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(  )

A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C卫星在轨道1上运动一周的时间大于它在轨道2上运动一周的时间

D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度

正确答案

D

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,则有:

可得:

A、线速度可知轨道3的半径大,线速度小,故A错误;

B、角速度可知轨道3的半径大,角速度小,故B错误;

C、根据开普勒行星运动定律知,轨道2的半长轴大于轨道1的半径,故卫星在轨道2上的周期大于在轨道1上的周期,故C错误;

D、卫星在P点都是由万有引力产生加速度,在同一位置加速度相同,不管卫星在哪个轨道上,加速度大小相同,故D正确.

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

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卫星C的运行速度大于物体A的速度

B物体A和卫星C具有相同大小的加速度

C可能出现某个时刻卫星B和卫星C运动的速度大小相等

D卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点加速度相等

正确答案

A,C,D

解析

解:A、物体A和卫星C的周期相等,则角速度相等,根据v=rω知,半径越大,线速度越大.所以卫星C的运行速度大于物体A的速度.故A正确

B、物体A和卫星C的周期相等,则角速度相等,根据a=rω2知,半径越大,加速度越大,所以卫星C的运行加速度大于物体A的加速度.故B错误

C、可能出现某个时刻卫星B和卫星C运动的速度大小相等,故C正确

D、根据a=两卫星距离地心的距离相等,则加速度相等.故D正确.

故选ACD.

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题型: 多选题
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多选题

两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,质量之比为1:2,轨道半径之比为1:2,则(  )

A线速度大小之比为:1

B运行的周期之比为1:2

C向心加速度大小之比为4:1

D它们的向心力大小之比为4:1

正确答案

A,C

解析

解:设任一卫星的质量为m,轨道半径为r,地球的质量为M.

则对于在轨卫星,有:G=m=mr=ma

得:v=,T=2,a=

可见,v、T、a与卫星的质量m无关,轨道半径之比为1:2,则得:线速度大小之比为:1,运行的周期之比为1:2,向心加速度大小之比为4:1.

向心力公式:F=G,则得向心力之比为:===2:1.

故AC正确,BD错误.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

9月底美国的UARS卫星坠落不是第一次航天器坠落地球事件,自1957年人类进入太空时代以来,曾经有600多个航天器落入大气层.人类迄今为止发射了5000多颗航天器,除了那些深空探测、跑远了的卫星(比如“旅行者”“先驱者”等探测器),基本上最后的命运都是落叶归根,落回地球.有的体积、质量较小,就被大气层烧干净了.有的体积、质量较大,烧不干净,就要落回地球.美国的UARS卫星在缓慢落入大气层的过程中(  )

A线速度越来越小

B角速度越来越小

C周期越来越小

D向心加速度越来越小

正确答案

C

解析

解:卫星在绕地球做匀速圆周运动时,万有引力提供圆周的向心力,可得:

A、线速度v=知,轨道半径减小,线速度增大,故A错误;

B、角速度ω=知,轨道半径减小,角速度增大,故B错误;

C、周期T=知,轨道半径减小,周期减小,故C正确;

D、向心加速度a=知,轨道半径减小,向心加速度增大,故D错误.

故选:C

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题型: 多选题
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多选题

北京时间2013年12月2日凌晨1时30分,我国自行研制的常娥三号月球探测器在西昌卫星发射中心发射升空,并已于14日21时11分成功实施软着陆,这标志着我国成为世界第三个实现地外天体软着陆的国家,图示是常娥三号飞行的轨道示意图,变轨过程是先从地月转移轨道经过修正进入环月圆轨道,然后再通过近月制动进入环月椭圆轨道,则以下说法正确的是(  )

A常娥三号从地月转移轨道修正进入环月圆轨道过程中机械能守恒

B常娥三号在环月圆轨道和环月椭圆轨道上运行时,在切点P处的加速度a相同

C常娥三号在环月圆轨道上运行的周期比在环月椭圆轨道运行的周期大

D常娥三号近月制动完毕关闭发动机后,向近月点运行的过程中,势能减少,动能增加,机械能增加

正确答案

B,C

解析

解:A、嫦娥三号从地月转移轨道进入环月圆轨道的过程中需要近月制动,此过程中发动机使嫦娥三号减速让月球引力“捕捉”到嫦娥三号,故此过程中嫦娥三号的机械能不守恒,故A错误;

B、在切点P处都是由万有引力使嫦娥三号产生加速度,因为同一位置P引力相同,不管在哪个轨道上卫星的加速度相同,故B正确;

C、根据开普勒第三定律,知嫦娥三号在环月轨道上的半长轴比椭圆轨道上的半长轴大,故其周期来得大,C正确;

D、嫦娥三号近月制动后关闭发动机,向近月点运行过程中,嫦娥三号仅受月球引力作用,由于高度降低引力做正功,势能减小,动能增加,而总的机械能保持不变.故D错误.

故选:BC.

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题型: 单选题
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单选题

假如一颗做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做匀速圆周运动,则(  )

A根据公式v=ωr,可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍

B根据公式F=m可知卫星所需的向心力将减少到原来的

C根据公式F=G可知地球提供的向心力将增加到原来的

D根据上述(B)和(C)给出的公式,可知卫星运动的线速度将减少到原来的

正确答案

D

解析

解:A、研究卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,=m=mω2r=ma=mr

当轨道半径变化时,万有引力变化,卫星的角速度ω=,随着变化,所以,不能用公式v=rω讨论卫星的线速度变化,故A错误;

B、当轨道半径变化时,万有引力变化,卫星的线速度v=,随着变化,所以不能用公式F=m讨论卫星的向心力变化,故B错误;

C、根据公式F=G,可知地球提供的向心力将减少到原来的,故C错误;

D、根据上述B和C给出的公式,卫星的线速度v=,可知卫星运动的线速度将减少到原来的,故D正确;

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

航天器完成维修地球高轨道卫星任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆形轨道Ⅱ,B点为椭圆形轨道Ⅱ的近地点,如图所示.关于航天器的运动,下列说法中正确的有(  )

A在轨道Ⅱ上经过A点时的动能大于经过B点时的动能

B从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时航天器要在A点加速

C在轨道Ⅰ上经过A点时的加速度等于轨道Ⅱ经过A点时的加速度

D在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

正确答案

C,D

解析

解:A、根据开普勒第二定律可知航天飞机在远地点A的速度小于在近地点B的速度,所以在轨道Ⅱ上经过A点时的动能小于经过B点时的动能,故A错误;

B、从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时航天器要在A点制动减速,需要的向心力减小,做近心运动,故B错误;

C、根据牛顿第二定律得a=

在轨道Ⅱ上经过A的加速度应等于在轨道Ⅰ上经过A的加速度,故C正确.

D、由开普勒第三定律=k知,在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期,故D正确.

故选:CD.

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题型: 单选题
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单选题

2008年9月25日21时10分,载着翟志刚、刘伯明、景海鹏三位宇航员的“神舟七号”飞船在中国酒泉卫星发射中心发射成功.如果“神舟七号”飞船在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动,已知地球的半径R,万有引力常量为G.在该轨道上,关于“神舟七号”航天飞船,下列说法中错误的是(  )

A运行的线速度一定小于第一宇宙速度

B运行时的向心加速度大小为

C地球表面的重力加速度大小可表示为

D运行的线速度大小为

正确答案

D

解析

解:A、第一宇宙速度是绕地球圆周运动的最大速度,故飞船的轨道半径大于地球半径,速度小于第一宇宙速度,所以A正确;

B、飞船的向心加速度a=,故B正确;

C、飞船圆周运动的向心力由万有引力提供有可得,在地球表面重力与万有引力相等有,所以重力加速度g=,故C正确;

D、因为飞船的轨道半径为(R+h),所以飞船的线速度,故D错误.

本题选择错误的是,故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

按照我国月球探测活动计划,在第一步“绕月”工程圆满完成任务后,将开展第二步“落月”工程,预计在2013年前完成.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0.如图所示,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点,点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.下列判断正确的是(  )

A飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v=

B飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间为2π

C飞船在A点点火变轨的瞬间,速度增加

D飞船在A点的线速度小于在B点的线速度

正确答案

B,D

解析

解:

A、飞船在轨道Ⅰ上,由万有引力提供向心力:G=m;在月球表面,万有引力等于重力,则得:G=mg0

联立解得:v=,故A错误;

B、根据重力提供向心力得:mg0=mR,得 T=2π,故B正确;

C、在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动,要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需的向心力,所以应使飞船减速,减小所需的向心力,故C错误;

D、飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动,根据开普勒第二定律可知:在近月点速度大于远月点速度,所以飞船在A点的线速度小于在B点的线速度,故D正确.

故选:BD

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题型:填空题
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填空题

我国自行研制的“风云一号”卫星和“风云二号”气象卫星的运行轨道是不同的:“风云一号”是极地圆形轨道卫星,其轨道平面与赤道平面垂直,周期为12小时:“风云二号”是同步轨道卫星,其轨道平面就是赤道平面,周期为24小时,两颗卫星相比,“风云______号”卫星离地面较高:“风云______号”卫星观察范围较大.

正确答案

解析

解:由万有引力提供向心力的周期表达式:

G=mr

T=2π

风云一号周期12h,风云二号周期是24h,故风云二号离地面高,

风云一号有覆盖全球的观测范围,而风云二号,是相对地球静止的,其范围无法达到全球内.

故答案为:二,一

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