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题型: 多选题
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多选题

(2016•天津校级模拟)2014年3月8日凌晨马航客机失联后,西安卫星测控中心紧急调动海洋、风云、高分、遥感4个型号近10颗卫星,为地面搜救提供技术支持.特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的大量关键技术.如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图.“北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动.卫星“G1”和“G3”的轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置,“高分一号”在C位置.若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.则下列说法正确的是(  )

A卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等且为g

B如果卫星“G1”在同一轨道追上卫星“G3”,必须对其加速

C卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间为

D若“高分一号”所在高度处有稀薄气体,则运行一段时间后,机械能会减少

正确答案

C,D

解析

解:A、对于任一卫星,根据万有引力提供向心力得 G=ma;在地球表面上,由重力与万有引力相等,得 G=m′g,可得GM=gR2

联立得卫星的加速度 a=g.故A错误.

B、卫星“G1”加速时,所需要的向心力增大,而万有引力不变,则卫星将做离心运动,轨道半径变大,不可能追上卫星“G3”,故B错误.

C、根据万有引力提供向心力得 G=mrω2,得ω==.所以卫星1由位置A运动到位置B所需的时间 t==,故C正确.

D、若“高分一号”所在高度有稀薄气体,要克服空气阻力做功,其机械能减小.故D正确.

故选:CD

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题型: 多选题
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多选题

假如作圆周运动的人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍后仍作圆周运动,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=可知,卫星所需的向心力将减小到原来的

C根据公式可知,地球提供的向心力将减小到原来的

D根据上述(B)和(C)中给出的公式可知,卫星运动的线速度将减小到原来的

正确答案

C,D

解析

解:A、卫星圆周运动向心力由万有引力提供,根据,当卫星的半径变化时角速度也发生变化,故线速度不与半径成正比,所以A错误;

B、万有引力提供圆周运动向心力F==知,当半径增大到原来的2倍时,向心力减小为原来的,故B错误;

C、卫星的万有引力提供圆周运动向心力,根据向心力表达式可知,万有引力减小为原来的,故C正确;

D、据F==知,线速度,线速度大小与半径的平方根成反比,可知D正确.

故选:CD.

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多选题

(多选)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甲的周期小于乙的周期

B甲的速度大于乙的速度

C甲的加速度小于乙的加速度

D甲在运行时不能经过北极的正上方

正确答案

C,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,有

F=F

A、,人造卫星的轨道半径越大,周期越大,所以甲的周期大于乙的周期,故A错误;

B、,人造卫星的轨道半径越大,线速度越小,所以甲的速度小于乙的速度,故B错误;

C、a=,人造卫星的轨道半径越大,加速度越小,所以甲的加速度小于乙的加速度,故C正确;

D、同步卫星有四个“定”:定轨道、定高度、定速度、定周期,定轨道是指轨道只能在赤道上空某一高度,故甲在运行时不可能经过北极的正上方.故D正确.

故选:CD

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题型: 多选题
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多选题

(多选)如图所示,地球赤道上的山丘e,近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e,p,q的圆周运动速率分别为v1,v2,v3,向心加速度分别为a1,a2,a3,则(  )

Aa1<a3<a2

Bv1<v3<v2

Ca1>a2>a3

Dv1>v2>v3

正确答案

A,B

解析

解:A、山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据a=ω2r=,由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故山丘e的轨道加速度小于同步通信卫星q的加速度,即a1<a3

根据加速度公式a=,由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故近地资源卫星的加速度小于同步通信卫星的加速度,即a3<a2;故a1<a3<a2,故A正确,C错误;

B、山丘e与同步通信卫星q转动周期相等,根据v=

由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故V1<V3;根据卫星的线速度公式v=

由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径,故近地资源卫星的线速度大于同步通信卫星的线速度,即V3<V2;故V1<V3<V2,故B正确,D错误;

故选:AB.

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题型: 单选题
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单选题

关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星,下列说法中正确的是(  )

A它的运行速度为7.9km/s

B已知它的质量为1.42 t,若将它的质量增为2.84t,其同步轨道半径变为原来的2倍

C它可以绕过北京的正上方,所以我国能够利用它进行电视转播

D它距地面的高度约是地球半径的5倍,所以它的向心加速度约是地面处的重力加速度的

正确答案

D

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.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据v的表达式可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度.故A错误.

B、地球同步卫星距离地球的高度约为36000 km,半径一样,所以各国发射的这种卫星轨道半径都一样,与质量无关,故B错误;

C、它若在除赤道所在平面外的任意点,假设实现了“同步”,那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上,这是不可能的,所以同步卫星不可能经过北京的正上空,故C错误.

D、根据万有引力提供向心力得

=ma

根据地球表面万有引力等于重力得

=mg

由以上两等式得a=g,所以它的向心加速度约是地面处的重力加速度的,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点制动减速

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

B,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正确;

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:BCD.

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题型: 多选题
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多选题

航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有(  )

A在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度

B在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度

C在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

D在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

正确答案

A,B,C

解析

解:A、轨道Ⅱ上由A点运动到B点,引力做正功,动能增加,所以经过A的速度小于经过B的速度.故A正确.

    B、从轨道Ⅰ的A点进入轨道Ⅱ需减速,使万有引力大于所需要的向心力,做近心运动.所以轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度.故B正确.

    C、根据开普勒第三定律,椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径,所以在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期.故C正确.

    D、在轨道Ⅱ上和在轨道Ⅰ通过A点时所受的万有引力相等,根据牛顿第二定律,加速度相等.故D错误.

故选ABC.

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题型:简答题
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简答题

地球的半径为6400km,在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9km/s,求:

(1)卫星的周期;

(2)估算地球的平均密度.(G=6.67×10-11Nm2/kg2

正确答案

解:(1)根据线速度、半径与周期的关系有:

卫星的周期T=

(2)万有引力提供卫星圆周运动的向心力有:

可得地球质量M=

地球的体积V=

所以可知地球的密度

==5.5×103kg/m3

答:(1)卫星的周期为5087.6s;

(2)地球的平均密度为5.5×103kg/m3

解析

解:(1)根据线速度、半径与周期的关系有:

卫星的周期T=

(2)万有引力提供卫星圆周运动的向心力有:

可得地球质量M=

地球的体积V=

所以可知地球的密度

==5.5×103kg/m3

答:(1)卫星的周期为5087.6s;

(2)地球的平均密度为5.5×103kg/m3

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题型:简答题
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简答题

“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后连接体整体绕地球做匀速圆周运动,它们距离地面的高度为h,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g.求:

(1)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的向心加速度;

(2)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的线速度.

正确答案

解:根据

联立两式解得:

a=

v=

答:(1)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的向心加速度为

(2)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的线速度为

解析

解:根据

联立两式解得:

a=

v=

答:(1)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的向心加速度为

(2)“神舟十号”与“天宫一号”完成对接后,它们运行的线速度为

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题型:简答题
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简答题

一艘宇宙飞船绕着某行星作匀速圆周运动,已知圆周运动的轨道半径为r,运行周期为T,引力常量为G,行星半径为R,试求(用题中已知量表示):

(1)行星的质量M;

(2)物体在该行星表面附近加速度a

(3)卫星做匀速圆周运动时的最大速度V.

正确答案

解:(1)行星对飞船的万有引力提供飞船所需向心力:

解得    

(2)根据万有引力等于重力得:

解得  =

(3)卫星在行星附近作匀速圆周运动时的速度最大,即第一宇宙速度:

=   

答:(1)行星的质

(2)物体在该行星表面附近的加速度为

(3)卫星围绕该行星做匀速圆周运动时的最大速度为

解析

解:(1)行星对飞船的万有引力提供飞船所需向心力:

解得    

(2)根据万有引力等于重力得:

解得  =

(3)卫星在行星附近作匀速圆周运动时的速度最大,即第一宇宙速度:

=   

答:(1)行星的质

(2)物体在该行星表面附近的加速度为

(3)卫星围绕该行星做匀速圆周运动时的最大速度为

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题型: 多选题
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多选题

2013年12月2日1时30分,我国成功发射了“嫦娥三号”探月卫星,12月6日17时47分顺利进入环月轨道.若该卫星在地球、月球表面的重力分别为G1、G2,则已知地球半径为R1,月球半径为R2,地球表面处的重力加速度为g,则(  )

A月球表面处的重力加速度为g

B月球与地球的质量之比为

C卫星沿近月球表面轨道上做匀速圆周运动的周期为2π

D月球与地球的第一宇宙速度之比为

正确答案

A,C

解析

解:A、卫星的质量为m=,月球表面处的重力加速度为:g==.故A正确;

B、由g=,得到月球的质量为:M=,M=,又,整理得月球的质量与地球的质量之比为,故B错误;

C、设卫星质量为m,由mg=m,g=,解得:T=2π.故C正确;

D、月球的第一宇宙速度为v=,地球的第一宇宙速度为:v=,将G1=mg,G2=mg代入解得:.故D错误.

故选:ABC.

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题型: 多选题
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多选题

已知某人造地球卫星绕地球公转的半径为r,公转周期为T,万有引力常量为G,则由此可求出(  )

A人造地球卫星的质量

B地球的质量

C人造地球卫星的运行角速度

D第一宇宙速度

正确答案

B,C

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,列出等式:

= 

M=,r为卫星绕地球公转的半径,T为公转周期.所以无法求出人造地球卫星的质量,可以求出地球的质量.故A错误,B正确.

C、根据圆周运动的公式ω=可以求出运行角速度,故C正确.

D、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,

根据万有引力提供向心力,列出等式

=

第一宇宙速度v=,其中M是地球质量可以求出,R为地球半径无法知道,所以无法求出第一宇宙速度,故D错误.

故选BC.

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题型:简答题
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简答题

a、b两颗人造卫星的质量之比ma:mb=2:1,轨道半径之比ra:rb=9:4,求:a、b的运行速率之比va:vb;a、b的运行周期之比Ta:Tb;a、b所在轨道处的重力加速度之比ga:gb

正确答案

解:卫星绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供有:

有:

卫星的运行速率,可得=

卫星的运行周期T=,可得==

卫星轨道处的重力加速度g=,可得==

答:a、b的运行速率之比va:vb为2:3,a、b的运行周期之比Ta:Tb为27:8,a、b所在轨道处的重力加速度之比ga:gb为16:81.

解析

解:卫星绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供有:

有:

卫星的运行速率,可得=

卫星的运行周期T=,可得==

卫星轨道处的重力加速度g=,可得==

答:a、b的运行速率之比va:vb为2:3,a、b的运行周期之比Ta:Tb为27:8,a、b所在轨道处的重力加速度之比ga:gb为16:81.

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题型:简答题
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简答题

我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,通过加速再进入椭圆“过渡轨道”,该轨道离地心最近距离为L1,最远距离为L2,卫星快要到达月球时,依靠火箭的反向助推器减速,被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行.已知地球半径为R,月球半径为r,地球表面重力加速度为g,月球表面的重力加速度为g/6,求:

(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度;

(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度.

正确答案

解:(1)根据万有引力提供向心力        

解得:

在地球表面的物体受到的重力等于万有引力

解得:

所以  

(2)根据万有引力提供向心力    

解得:

在月球表面的物体受到的重力等于万有引力

解得:

所以

答:(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度为

(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度为

解析

解:(1)根据万有引力提供向心力        

解得:

在地球表面的物体受到的重力等于万有引力

解得:

所以  

(2)根据万有引力提供向心力    

解得:

在月球表面的物体受到的重力等于万有引力

解得:

所以

答:(1)卫星在“停泊轨道”上运行的线速度为

(2)卫星在“绕月轨道”上运行的线速度为

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题型: 单选题
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单选题

有a、b,c,d四颗地球卫星,a在地球赤道上未发射,b在地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,则有(  )

Aa的向心加速度等于重力加速度g

Bc在4h内转过的圆心角是

Cb在相同时间内转过的弧长最长

Dd的运动周期有可能是20h

正确答案

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、c是地球同步卫星,周期是24h,则c在4h内转过的圆心角是.故B错误.

C、由G=mω2r,得ω=,卫星的半径越大,角速度越小,所以b的角速度最大,在相同时间内转过的弧长最长.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C

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