- 万有引力与航天
- 共16469题
在地球的圆轨道上运动的质量为m的人造卫星,它到地球表面的距离等于地球半径R,设在地球表面的重力加速度为g,则( )
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:
F=G=m
r=m
=ma=mω2r
根据地球表面重力等于万有引力得:GM=R2g
根据题意得:r=R+h=2R,
由以上等式解得:
A、卫星运动的周期为4π,故A正确;
B、卫星运动的速度为:v=,故卫星的动能为:Ek=
mv2=
,故B错误,C正确;
D、卫星运动的加速度为:a=0.25g,故D错误.
故选:AC.
关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、开普勒第一定律可得,所有行星都绕太阳做椭圆运动,且太阳处在所有椭圆的一个焦点上,不同行星在不同椭圆轨道上.故AB错误;
C、由开普勒第三定律=k,所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,得离太阳越近的行星的运动周期越短,故C正确,D正确.
故选:CD.
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( )
正确答案
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,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
我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星,从1999年至今已几次将“神州”号宇宙飞船送入太空.在某次实验中,飞船在空中飞行了36h,绕地球24圈.那么同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较( )
正确答案
解析
解:由题意知,同步卫星的周期为24h,飞船的周期为1.5h,所以根据万有引力提供圆周运动向心力有:
同步卫星的周期大,半径大.
A、飞船的周期为1.5h,同步卫星的周期为24h,故A正确;
B、卫星运行速率v=知,同步卫星轨道半径大,速率小,故B错误;
C、据,得加速度
,知卫星半径大加速度小,故C错误;
D、同步卫星的轨道半径大于飞船的轨道闭,故卫星距地面高度比飞船大,故D正确.
故选:AD.
(2015秋•赤峰期末)2014年3月8日凌晨,马来西亚航空公司MH370航班起飞后与地面失去联系,机上有154名中国人.我国在事故发生后启动应急机制,紧急调动海洋、风云、高分、遥感等4个型号,近10顆卫星为搜救行动提供技术支持.假设“高分一号”卫星、同步卫星和月球绕地球都做匀速圆周运动,它们在空间的位置示意图如图所示.下列有关“高分一号”卫星的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、近地卫星的发射速度为7.9km/s,卫星发射的越高,需要的能量越高,故“高分一号”的发射速度一定大于7.9km/s,故A错误.
B、根据万有引力提供向心力,得 G=mω2r,得ω=
,即轨道半径越大,角速度越小,由于高分一号的轨道半径小于月球的轨道半径,故“高分一号”绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的大.故B错误.
C、根据万有引力提供向心力,得 G=m
r,得T=2π
,即知卫星的轨道半径越小,周期越小,由于高分一号的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,故“高分一号”绕地球运行的周期比同步卫星的小,故C正确.
D、万有引力完全提供向心力,故在运行轨道上完全失重,由G=mg′,故重力加速为g′=
,不为零,故D错误.
故选:C
a为轨道在地球赤道平面上的近地卫星,b为地球同步卫星,关于a,b的运行周期T、运动速率v的以下关系正确的是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供圆周运动向心力有:知:
A、周期T=,可知轨道半径大的周期大,同步卫星的半径大于近地卫星,所以Ta<Tb,故AB错误;
C、线速度v=,可知轨道半径大的线速度小,同步卫星的半径大于近地卫星,故va>vb,故C正确,D错误;
故选:C
一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动,飞船原来的线速度是v1,周期是T1,机械能是E1,假设在某时刻它向后喷气做加速运动后,进入新轨道做匀速圆周运动,运动的线速度是v2,周期是T2,机械能是E2.则( )
正确答案
解析
解:飞船向后喷气做加速运动,飞船做圆周运动的半径R增大,在新的轨道达到新平衡,继续做匀速圆周运动.
根据公式:G=m
,得线速度v=
,周期T=
=2
可知,当R变大,v变小,T变大.
在飞船向后喷气做加速运动过程中,外界对飞船做功,飞船的机械能增加.故B正确.
故选B
我国的“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星(即定位在距地面髙度36000km的地球同步轨道 上)和30颗非静止轨道卫星组成,30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道卫星(即距地面髙度21500km的轨道上)和3颗倾斜同步卫星组成.2012年2月25日凌晨0时12分,我国将第十一颗北斗导 航卫星成功送人太空预定转移轨道,这是一颗静止轨道卫星.下列关于静止轨道卫星和中轨道卫星的说法 中,正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、根据万有引力定律F=G,由于两颗卫星质量关系未知,不能确定引力的大小,故A错误.
B、由万有引力提供向心力的周期表达式:G=m
r,可得:T=2π
,可知中轨道卫星的运行周期比静止轨道卫星的运行周期短,故B错误.
C、由G=m
,得v=
,可知中轨道卫星的运行速度比静止轨道卫星的运行速度大,故C正确.
D、由重力等于万有引力,得:mg=G,g=
,可知静止轨道处重力加速度小于中轨道处重力加速度,但由于质量关系未知,不能确定引力势能的大小,故D错误.
故选:C
某星球的质量是地球质量的8倍,半径是地球的4倍,环绕某星球表面附近飞行的宇宙飞船,运行速度是多大?
正确答案
解:设星球的质量为M,飞船的质量为m,运行速度为v,轨道半径为r,则
G
得 v=
则得:飞船运行速度与地球第一速度之比为:
v:v1=:
由题,M:M地=8,r:r地=4:1,代入解得:v:v1=
得:v=v1=7.9×1.414km/s=11.2km/s.
答:环绕某星球表面附近飞行的宇宙飞船运行速度是11.2km/s.
解析
解:设星球的质量为M,飞船的质量为m,运行速度为v,轨道半径为r,则
G
得 v=
则得:飞船运行速度与地球第一速度之比为:
v:v1=:
由题,M:M地=8,r:r地=4:1,代入解得:v:v1=
得:v=v1=7.9×1.414km/s=11.2km/s.
答:环绕某星球表面附近飞行的宇宙飞船运行速度是11.2km/s.
在2014年11月17日至21日的会议上,联合国负责制定国际海运标准的国际海事组织海上安全委员会,正式将中国的北斗系统纳入全球无线电导航系统.“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星(同步卫星)和30颗非静止轨道卫星组成,30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星,中轨道卫星的高度约为2.2×107m,同步卫星的高度约为3.6×107m,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、据万有引力提供圆周运动向心力有可得卫星的周期T=
,故中轨道卫星轨道半径小周期小,所以A正确;
B、据万有引力提供圆周运动向心力有可得卫星运行的线速度v=
,因为第一宇宙速度是近地卫星运行的速度,故中轨道卫星运行速度小于第一宇宙速度,故B错误;
C、据万有引力提供圆周运动向心力有可得卫星运行的线速度v=
,可知同步卫星轨道半径大于中轨道卫星半径,故同步卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度,故C错误;
D、同步卫星与地球自转周期相同,角速度也相同,根据a=rω2可知,同步卫星的轨道半径大于地球的半径,故同步卫星的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度,故D错误.
故选:A.
如图所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图,嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ,嫦娥三号在圆轨道Ⅱ做圆周运动的轨道半径为r,周期为T,已知引力常量为G,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、万有引力提供向心力=m
r
得:M=,既根据轨道半径为r,周期为T,万有引力常量为G计算出月球的质量.故A正确.
B、不知道月球的半径,所以不可求得月球第一宇宙速度,故B错误;
C、嫦娥三号沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ,所以嫦娥三号在P处变轨时必须点火减速,故C错误;
D、据牛顿第二定律得:
a=,可知变轨前后嫦娥三号在P点的加速度相等,故D错误;
故选:A.
高空遥感探测卫星在距地球表面高为h处绕地球转动,如果地球质量为M,地球半径为R,人造卫星质量为m,万有引力常量为G,试求:
(1)人造卫星的线速度多大?
(2)人造卫星的向心加速度多大?
正确答案
解:(1)根据万有引力提供向心力,为:F=
且r=R+h,
解得:v=;
(2)根据万有引力提供向心力,有:G=ma
加速度为:a==
,
答:(1)人造卫星绕地球转动的线速度;
(2)人造卫星的向心加速度.
解析
解:(1)根据万有引力提供向心力,为:F=
且r=R+h,
解得:v=;
(2)根据万有引力提供向心力,有:G=ma
加速度为:a==
,
答:(1)人造卫星绕地球转动的线速度;
(2)人造卫星的向心加速度.
某行星有一颗卫星,行星半径为R,此卫星沿非常靠近此行星表面的轨道做匀速圆周运动,转动周期为T,试估算:
(1)此行星的质量多大?
(2)此行星的密度多大?(万有引力恒量为G)
正确答案
解:(1)根据得,
M=.
(2)行星的密度.
答:(1)行星的质量为.
(2)行星的密度为.
解析
解:(1)根据得,
M=.
(2)行星的密度.
答:(1)行星的质量为.
(2)行星的密度为.
据报道:“嫦娥一号”在2007年10月下旬发射,嫦娥一号”将在距离月球高为h处绕月球做匀速圆周运动,地球表面重力加速度为g=9.8m/s2.若h等于月球半径r,地球半径为R=6400km,且R:r=3.6:1,地球质量为M与月球质量之比为M:m=81:1,求:
(1)“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动的周期T.(保留两位有效数字)
(2)求月球的第一宇宙速度v.(保留两位有效数字)
正确答案
解:(1)对嫦娥一号,由万有引力提供向心力:
解得:
又由黄金代换:GM=R2g
解得:
代入数据解得:T=1.9×104 s
(2)由万有引力提供向心力:
解得:=
代入数据得 v=1.7km/s
答:(1)“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动的周期T=1.9×104 s
(2)求月球的第一宇宙速度v=1.7km/s
解析
解:(1)对嫦娥一号,由万有引力提供向心力:
解得:
又由黄金代换:GM=R2g
解得:
代入数据解得:T=1.9×104 s
(2)由万有引力提供向心力:
解得:=
代入数据得 v=1.7km/s
答:(1)“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动的周期T=1.9×104 s
(2)求月球的第一宇宙速度v=1.7km/s
关于人造地球卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力,得
,由此可知,距离越远,周期越大,故A错误.
B、根据万有引力提供向心力,得
,近地卫星的轨道半径近似等于地球半径,此时速度等于7.9km/s,当卫星在近地轨道加速,会做离心运动,而做椭圆轨道运动,故卫星做椭圆轨道运动经过近地点时的速度大于7.9km/s,故B正确.
C、根据可知,轨道相同,则线速度一定大小相等,故C错误.
D、地球同步卫星的轨道平面与赤道平面重合,故同步卫星不可能经过地球两极上空.故D错误.
故选:B.
扫码查看完整答案与解析