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题型: 多选题
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多选题

(多)气象卫星可以测量气象数据,分为两类.我国先后自行成功研制和发射了“风云Ⅰ号”和“风云Ⅱ号”两颗气象卫星,“风云Ⅰ号”卫星轨道与赤道平面垂直并且通过两极,称为“极地圆轨道”,每12h巡视地球一周.“风云Ⅱ号”气象卫星轨道平面在赤道平面内,称为“地球同步轨道”,每24h巡视地球一周,则“风云Ⅰ号”卫星比“风云Ⅱ号”卫星(  )

A线速度大

B发射速度小

C万有引力小

D向心加速度大

正确答案

A,B,D

解析

解:A、由卫星所受万有引力提供向心力,得:

F==m=ma

v=,可知轨道半径越大,线速度越小,所以“风云Ⅰ号”卫星线速度大,故A正确;

B、由题意,“风云Ⅰ号”卫星比“风云Ⅱ号”卫星运行周期小,借助于开普勒定律可知,“风云Ⅰ号”卫星的轨道半径小,要向更高轨道发射卫星需要克服重力做更多的功,故高轨道卫星比低轨道的卫星需要更大的发射速度,所以可知“风云Ⅰ号”卫星发射速度小,故B正确.

C、万有引力F=,因为两卫星质量关系不清楚,不能判断万有引力的大小,故C错误.

D、加速度a=,可知“风云Ⅰ号”卫星向心加速度大,故D正确.

故选:ABD

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上,设地球质量为M,半径为R.下列说法正确的是(  )

A地球对一颗卫星的引力大小为

B一颗卫星对地球的引力大小为

C两颗卫星之间的引力大小为

D三颗卫星对地球引力的合力大小为

正确答案

B,C

解析

解:

A、根据万有引力定律可知,质量分布均匀的球体间的引力距离r等于两球心间的距离,而r-R为同步卫星距地面的高度,故A错误;

B、计算卫星与地球间的引力,r应为卫星到地球球心间的距离也就是卫星运行轨道半径r,故B选项正确;

C、根据几何关系可知,两同步卫星间的距离d=,故两卫星间的引力大小为,故C正确;

D、卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外,由于三颗卫星质量大小相等,对地球的引力大小相等,又因为三颗卫星等间隔分布,根据几何关系可知,地球受到三个卫星的引力大小相等方向成120°角,所以合力为0,故D错误.

故选BC.

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题型: 单选题
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单选题

2011年4月10日我国成功发射了北斗导航系统的第8颗卫星,该卫星绕地球做圆周运动的周期约为12小时,下列表述正确的是(  )

A该卫星是地球的同步卫星

B各个国家发射的同步卫星期离地球表面的距离是不同的

C该卫星受到的向心力与卫星和地心之间的距离无关

D该卫星离地面的高度比近地卫星高

正确答案

D

解析

解:A、同步卫星的周期是24h,而该卫星的周期为12h,矿该卫星不是地球同步卫星,故A错误;

B、同步卫星,万有引力提供向心力,与地球自转同步,故轨道平面与赤道平面重合,根据,各个同步卫星的轨道半径相等,故只有一条同步轨道,B错误;

C、万有引力提供向心力,故,即向心力距离的二次方成反比,故C错误;

D、近地卫星的周期T=,代入地球半径和地球表面重力加速度知,近地卫星的周期T=1024s=84min=1.4h,根据开普勒行星运动定律知,该卫星的周期大于近地卫星的周期,故轨道半径大于近地卫星的轨道半径,故D正确.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

关于人造地球卫星所受向心力与轨道半径r的关系,下列说法中正确的是(  )

A由 F=G可知,向心力与r2成反比

B由F=m可知,向心力与r成反比

C由F=mrω2可知,向心力与r成正比

D由F=mvω可知,向心力与r无关

正确答案

A

解析

解:A、人造地球卫星的轨道半径变化时,卫星与地球质量不变,由F=可知,向心力与r2成反比,故A正确

B、人造地球卫星的轨道半径变化时,速度v变化,所以由F=m可知,向心力与r成反比是错误的,故B错误

C、公式F=mrω2中,ω均与半径r有关,所以向心力与r成正比是错误的,故C错误;

D、由F=mvω可知,ω、v均与半径r有关,故D错误;

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

“天宫一号”(高度约为350km)和“神舟八号”在对接前,在各自的轨道上绕地球沿同一方向做匀速圆周运动.它们的位置如图所示,A代表“天宫一号”,B代表“神舟八号”,C代表地球同步卫星,虚线为各自的轨道,以下错误的是(  )

A对接前,“神舟八号”欲追上“天宫一号”,可以在较低轨道上点火加速

B对接前,“神舟八号”的加速度大于“天宫一号”的加速度

C对接后,“天宫一号”的速度小于地球的第一宇宙速度

D对接后,“天宫一号”的周期大于地球同步卫星的周期

正确答案

D

解析

解:A、“神舟八号”在较低轨道上点火加速时,所需要的向心力变大,万有引力不变,所以飞船做离心运动,轨道半径变大,从而能实现对接,故A正确;

B、根据ma=G,知加速度 a=

由于对接前,“神舟八号”的轨道半径比“天宫一号”的小,所以,“神舟八号”的加速度大于“天宫一号”的加速度,故B正确.

C、第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度,所以对接后,“天宫一号”的速度小于地球的第一宇宙速度,故C正确

D、由开普勒第三定律=k,知轨道半径越大,运行周期越大,所以对接后,“天宫一号”的运行周期小于地球同步卫星的周期,故D错误

本题选错误的,故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

在2012年发射神舟九号和神舟十号载人飞船,与天宫一号进行载人交会对接试验成功.按照计划,到2020年左右,中国将建成首个在轨大型空间站,实现由人长期居住的目标.空间站在运行时受到大气的阻力,轨道高度会不断降低,那么空间站在降低高度的过程中,下列说法正确的是(  )

A动能变大

B向心力变大

C运行周期边长

D角速度变小

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:

A、线速度可知,随着轨道半径r的减小,空间站的线速度增加,动能变大,故A正确;

B、向心力由万有引力提供,随着半径减小,万有引力增大,故B正确;

C、运行周期T=,知随着半径减小周期减小,故C错误;

D、角速度,知随着半径减小角速度增大,故D错误.

故选:AB.

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题型:简答题
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简答题

已知一颗人造卫星在某行星表面绕行星做匀速圆周运动,经过时间t秒,卫星的路程为s米,卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度,那么该卫星的环绕周期是多少?设万有引力恒量为G,该行星的质量是多少?

正确答案

解:(1)因为卫星做匀速圆周运动,则有(秒)  

(2)设卫星做圆周运动的半径为r,则

∵s=θ•r,

(米)         

行星对卫星的万有引力提供卫星的向心力,则:

∴M==

答:该卫星的环绕周期是2πt;

解析

解:(1)因为卫星做匀速圆周运动,则有(秒)  

(2)设卫星做圆周运动的半径为r,则

∵s=θ•r,

(米)         

行星对卫星的万有引力提供卫星的向心力,则:

∴M==

答:该卫星的环绕周期是2πt;

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题型:简答题
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简答题

人造卫星绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动.一颗质量为m的人造卫星在距地球表面高h处绕地球做圆周运动.如果地球半径为R,万有引力常量为G,该卫星绕地球运动周期为T,求:

(1)该卫星所受到的万有引力是多大?

(2)地球的质量为多大?

正确答案

解:(1)因为卫星作匀速圆周运动,根据万有引力充当向心力,得该卫星所受到的万有引力为:

F=m(2(R+h)=

(2)设地球质量为M,根据万有引力提供向心力:=m(2(R+h),

得:M=

答:(1)该卫星所受到的万有引力是

(2)地球的质量为

解析

解:(1)因为卫星作匀速圆周运动,根据万有引力充当向心力,得该卫星所受到的万有引力为:

F=m(2(R+h)=

(2)设地球质量为M,根据万有引力提供向心力:=m(2(R+h),

得:M=

答:(1)该卫星所受到的万有引力是

(2)地球的质量为

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题型: 单选题
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单选题

一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面,做如下实验:用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球,上端固定在O点,如图甲所示,在最低点给小球某一初速度,使其绕O点的竖直面内做圆周运动,测得绳的拉力F大小随时间t的变化规律如图乙所示.F1=7F2,设R、m、引力常量G以及F1为已知量,忽略各种阻力.以下说法正确是(  )

A该星球表面的重力加速度为

B卫星绕该星球的第一宇宙速度为

C星球的质量为

D小球在最高点的最小速度为零

正确答案

C

解析

解:A、设砝码在最低点时细线的拉力为F1,速度为v1,则

  F1-mg=m…①

设砝码在最高点细线的拉力为F2,速度为v2,则

  F2+mg=m…②

由机械能守恒定律得 mg2r+mV22=mV12 …③

由①、②、③解得:

g=…④

F1=7F2

所以该星球表面的重力加速度为.故A错误.

B、根据万有引力提供向心力得:G=

卫星绕该星球的第一宇宙速度为v=,故B错误.

C、在星球表面,万有引力近似等于重力

 G=m′g…⑤

由④、⑤解得:M=,故C正确.

D、小球在最高点受重力和绳子拉力,根据牛顿运动定律得:

F2+mg=m≥mg

所以小球在最高点的最小速v2.故D错误.

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

2012年至2015年进入了我国北斗系统卫星发射的高峰期,北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种卫星组成,在正常轨道运行的这两种卫星比较 (  )

A低轨卫星运行的周期较大

B同步卫星运行的周期较大

C低轨卫星运行的加速度较大

D同步卫星运行的线速度较大

正确答案

B,C

解析

解:根据,得a=,v=,T=.同步卫星的轨道半径大,则加速度较小,线速度较小,周期较大.故B、C正确,A、D错误.

故选BC.

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题型:简答题
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简答题

2008年9月27日,当“神舟七号”飞船在轨道上做匀速圆周运动时,航天员翟志刚实现了中国航天员在太空舱外活动的壮举(如图),这是我国航天发展史上的又一里程碑.

(1)如果不计稀薄空气的阻力,当宇航员相对太空舱静止时,轻轻摘掉连在宇航员与太空舱之间的安全绳,此后宇航员将______

A.相对地心做匀速直线运动   B.相对地心做匀速圆周运动

C.距离地心越来越近         D.距离地心越来越远

(2)已知地球半径为R,地面的重力加速度为g,“神舟七号”飞船距离地面的高度为H.若宇航员整个出舱活动持续时间为t,求在这个过程中飞船绕地球球心转过的角度(用弧度值表示).

正确答案

解:(1)当宇航员相对太空舱静止时,轻轻摘掉连在宇航员与太空舱之间的安全绳,宇航员受地球的万有引力提供向心力,相对地心做匀速圆周运动.

故选:B.

(2)卫星围绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:

=mω2r,

r=R+H

在地球表面的物体受到的重力等于万有引力为:

=mg  

解得:ω==

若宇航员整个出舱活动持续时间为t,在这个过程中飞船绕地球球心转过的角度为:

θ=ωt=t.

故答案为:(1)B

(2)转过的角度是t.

解析

解:(1)当宇航员相对太空舱静止时,轻轻摘掉连在宇航员与太空舱之间的安全绳,宇航员受地球的万有引力提供向心力,相对地心做匀速圆周运动.

故选:B.

(2)卫星围绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力有:

=mω2r,

r=R+H

在地球表面的物体受到的重力等于万有引力为:

=mg  

解得:ω==

若宇航员整个出舱活动持续时间为t,在这个过程中飞船绕地球球心转过的角度为:

θ=ωt=t.

故答案为:(1)B

(2)转过的角度是t.

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题型:填空题
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填空题

我国航天的下一个目标是登上月球,当飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆月球.飞船上有以下实验器材:

A.计时表一只

B.弹簧秤一把

C.已知质量为m的物体一个

D.天平一个(附有砝码)已知宇航员在绕行时及登陆后各做了一次测量,依据测量数据,可求月球的半径R和月球的质量M(已知引力常量为G).

(1)绕行时测量所选的器材为______;登陆后测量所选的器材为______(用选项符号表示);

(2)两次测量的物理量是______

(3)试用所测物理量符号分别写出月球半径R和质量M的表达式R=______,M=______

正确答案

A

BC

绕行周期T,物体m在月球表面重力F

解析

解:(1)重力等于万有引力

                mg=

万有引力等于向心力:=mR

                       

由以上两式解得      R=---①

                M=-----②

由牛顿第二定律      F=mg------③

因而需要用计时表测量周期T,用天平测量质量,用弹簧秤测量重力;

绕行时测量所选的器材为A;登陆后测量所选的器材为BC.

(2)由第一问讨论可知,需要用计时表测量周期T,用天平测量质量,用弹簧秤测量重力;

故答案为:飞船绕月球表面运行的周期T,质量为m的物体在月球上所受的重力F.

(3)由①②③三式可解得

            R=

            M=

故答案为:(1)A;  BC;

(2)绕行周期T,物体m在月球表面重力F;

(3)

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题型: 多选题
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多选题

一个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,但速度减小为原来的,不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的(  )

A向心加速度大小之比为4:1

B轨道半径之比为1:4

C角速度大小之比为2:1

D周期之比为1:8

正确答案

B,D

解析

解:根据万有引力提供向心力得

=m=m=ma=mω2r

速度v=

该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,但速度减小为原来的,则轨道半径变为原来的4倍.则轨道半径之比为1:4.

A、向心加速度a=,轨道半径之比为1:4,所以向心加速度大小之比为16:1.故A错误;

B、轨道半径之比为1:4,故B正确;

C、角速度ω=,轨道半径之比为1:4,所以角速度大小之比为8:1,故C错误;

D、T=2π,轨道半径之比为1:4,所以周期之比为1:8,故D正确;

故选:BD.

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题型: 单选题
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单选题

(2016•四川模拟)a、b、c三颗卫星同处于地球赤道表面,a(为发射)在地球赤道上随地球一起转动,b在地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,若所有卫星的运动均视为匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则下列关于卫星的说法中正确的是(  )

A各卫星线速度关系为vb>vc>va

B各卫星向心加速度大小关系为aa>ab>ac

C个卫星周期关系为Tc>Tb>Ta

D各卫星所受向心力大小关系为Fb>Fc>Ta

正确答案

A

解析

解:ABC、根据得,向心加速度a=,线速度v=,周期T=,c的轨道半径大于b的轨道半径,则vb>vc,ab>ac,Tb<Tc

因为c为同步卫星,则a、c的周期相等,角速度相等,根据v=rω知,vc>va,根据a=rω2知,ac>aa,故A正确,BC错误.

D、因为a、b、c卫星的质量未知,无法比较向心力的大小关系,故D错误.

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻气作用,绕地球运转的轨道会慢慢改变,每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动.某次测量卫星的轨道半径为r1,后来变为r2,r2<r1.以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能,T1,T2表示卫星在这两上轨道上绕地运动的周期,则(  )

AEk2<Ek1,T2<T1

BEk2<Ek1,T2>T1

CEk2>Ek1,T2<T1

DEk2>Ek1,T2>T1

正确答案

C

解析

解:根据万有引力等于向心力,则得

G=mr=m

则得T=2π,v=,得 动能Ek=mv2=

由题意,r2<r1,得Ek2>Ek1 T2<T1

故选C

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