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题型: 单选题
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单选题

“嫦娥二号”卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,顺利进入近月圆形轨道工作.已知“嫦娥二号”绕月运动的周期约为118分钟,月球绕地球运动的轨道半径与“嫦娥二号”绕月球运动的轨道半径之比约为220.利用上述数据以及日常天文知识,可估算出地球对“嫦娥二号”绕月运动时的万有引力与此时月球对它的万有引力的比值约为(  )

A2×10-4

B2×10-3

C2×10-2

D0.2

正确答案

B

解析

解:设地球和月球对“嫦娥二号”卫星的引力分别为F1和F2.已知r月卫=100km=105m,T月卫=118min=7080s,由于月球距离r月地远大于r月卫

则地球与“嫦娥二号”卫星的距离r月卫≈r地月=220r月卫

对于月球,有 G=m

T≈30天=30×24×3600s,r月地=220r月卫=220×105m,G=6.67×10-11N•kg2/m2,解得,M≈6×1024kg

对于卫星,有 F1=G,F2=m

代入解得,≈2×10-3

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

2013年6月20日上午10时,中国载人航天史上的首堂太空授课开讲,主讲人女航天员王亚平告诉我们一个很奇妙的现象,就是她们每天在“天宫一号”中都可以看到16次日出日落,已经地球半径为R,地表的重力加速度为g,地球自转周期为T,则下列选项中不能得出的是(  )

A“天宫一号”中航天员王亚平所受地球的引力

B“天宫一号”运行处的重力加速度

C“天宫一号”距地面的高度

D“天宫一号”运行的速度

正确答案

A

解析

解:由于在天宫一号上每天可以看到16次日出日落,可心得出天宫一号的运行周期T.

因为不知道王亚平的质量,故不能计算出地球对她的引力,故A不能得出;

地球表面重力和万有引力相等有:得:GM=gR2…①

天宫一号中万有引力提供圆周运动向心力有:…②

由①和②式可得:,故C可以得出;

可得:

天宫一号处的重力加速度为:,天宫一号的线速度为:

所以BD都可以算出.

因为选择不能得出的是,故选:A

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题型: 单选题
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单选题

如图所示a、b是绕地球做圆周运动的两颗卫星,它们距地球表面的高度分别是R和2R(R为地球半径)下列说法正确的是(  )

Aa、b线速度大小之比是:1

Ba、b周期之比是1:2

Ca、b角速度之比是3:4

Da、b加速度大小之比是4:9

正确答案

C

解析

解:根据万有引力提供向心力为:=ma,

得:

所以:

A、根据得:,故A错误.

B、根据得:,故B错误.

C、根据得:,故C正确.

D、根据得:,故D错误.

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,在地球上空有三颗卫星A、B、C.B、C在同一轨道上,A的轨道比B、C的轨道稍低,它们都以地球为中心做匀速圆周运动,且运动方向相同,若在某个时刻A、B相距最近,C在B的后面不远处,下列说法正确的是(  )

A当卫星A转过一个周期时,A和B的位置仍相距最近

B当卫星A转过一个周期时,A的位置超前于B

C若要使C与B交接,可采取的措施是对C先减速后加速

D直到下一次A、B相距最近,A比B多运动了一圈

正确答案

B,C,D

解析

解:A、B、T=可知A的周期小于B的周期,则AA转过一个周期时B不到一个周期,则不相距最近,A在B的前面,A错误,B正确

    C、要使C与B交接,可采取的措施是对C先减速进入较低轨道,再加速进入原轨道与B对接,则C正确

    D、当A比B多转一圏时又在一条线上且相距最近.则D正确,

   故选:BCD

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题型: 单选题
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单选题

某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的,则此卫星运行的周期大约是(  )

A1~4天

B4~8天

C8~16天

D16~20天

正确答案

B

解析

解;根据得,T=

则卫星与月球的周期之比为

月球绕地球运行周期大约为27天,

则卫星的周期为T═5.77 天.故B正确,A、C、D错误.

故选B.

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题型:简答题
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简答题

北斗卫星导航系统是我国正在自主研发的全球卫星导航系统,该系统由空间端(卫星)、地面端(中心控制系统)和用户端(导航定位仪)三部分组成,预计2020年形成全球覆盖能力.目前正在试用的“北斗一号”卫星导航试验系统也称“双星定位导航系统”,利用两颗地球同步静止轨道卫星为用户提供快速定位导航服务.

(1)已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转周期为T,求“北斗一号”同步静止轨道卫星距地面的高度;

(2)双星定位导航系统的工作原理可简化为如下过程(其示意图如图甲所示):中心控制系统首先向卫星发出询问信号,经卫星Ⅰ转发到达用户端S,用户接收到该信号并同时向两颗卫星发出定位响应信号,分别经卫星Ⅰ、卫星Ⅱ传送回中心控制系统,中心控制系统分别记录下从发出询问信号到接收到经卫星Ⅰ、卫星Ⅱ传回的两个响应信号的时间.因为控制中心到两颗卫星的距离一定,所以可以利用信号从用户分别传送到卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的时间,计算出用户所在的位置.在卫星Ⅰ、卫星Ⅱ和用户S所在的平面内建立平面直角坐标系如图乙所示,卫星Ⅰ、卫星Ⅱ的坐标分别为(-L,0)和(L,0),已知电磁波的传播速率为c,不计大气层对信号传播的影响.若地面控制中心测出电磁信号从用户S传送到卫星Ⅰ所用的时间为t1,从用户S传送到卫星Ⅱ所用的时间为t2,求用户S在此平面内的位置.

正确答案

解:(1)设地球的质量为M,“北斗一号”卫星的质量为m,其轨道高度为h,

根据牛顿第二定律和万有引力定律=

对地面上质量为m0的物体   =m0g

联立上述二式,可解得:h=-R

(2)①设用户S的坐标为(x,y),

根据题意及几何关系,有(x+L)2+(y-0)2=(ct12

(x-L)2+(y-0)2=(ct22

解得S的位置坐标为(

或().

答:(1)“北斗一号”同步静止轨道卫星距地面的高度是-R,

(2)用户S在此平面内的位置是坐标为()或().

解析

解:(1)设地球的质量为M,“北斗一号”卫星的质量为m,其轨道高度为h,

根据牛顿第二定律和万有引力定律=

对地面上质量为m0的物体   =m0g

联立上述二式,可解得:h=-R

(2)①设用户S的坐标为(x,y),

根据题意及几何关系,有(x+L)2+(y-0)2=(ct12

(x-L)2+(y-0)2=(ct22

解得S的位置坐标为(

或().

答:(1)“北斗一号”同步静止轨道卫星距地面的高度是-R,

(2)用户S在此平面内的位置是坐标为()或().

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题型: 单选题
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单选题

两颗质量之比m1:m2=1:4的人造地球卫星,只在万有引力的作用之下,环绕地球运转.如果它们的轨道半径之比r1:r2=2:1,那么它们的动能之比为(  )

A8:1

B1:8

C2:1

D1:2

正确答案

B

解析

解:

由万有引力表达式:

mv2=

则动能表达式为:

带入质量和半径的可以得到:

Ek1:Ek2=1:8,故B正确

故选B

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题型: 多选题
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多选题

已知万有引力恒量G后,要计算地球的质量,还必须知道某些数据,现在给出下列各组数据,可以算出地球质量的有(  )

A地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离R

B月球绕地球运行的周期T和月球离地球中心的距离R

C人造地球卫星在地面附近运行的速度和运动周期T

D同步卫星离地面的高度

正确答案

B,C

解析

解:A.以太阳为中心天体列相关公式时,地球质量都会被约掉,所以无法求解. 故不选A

    B.已知月球运行周期和轨道半径,由万有引力提供向心力,有

      

      可得地球质量为,故B正确

    C.同上,由万有引力提供向心力,有       

         ①

       又              ②

       解①②两式即可求出地球质量M,故C正确

    D.同步卫星周期可作为已知量,但由于地球半径未知,所以无法确定其轨道半径,

       不能用相关方程求解,故不选D

故选BC.

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题型: 多选题
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多选题

我国发射的“神舟六号”载人飞船,与“神舟五号”飞船相比,它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动,如图所示,下列说法中正确的是(  )

A“神舟六号”的速度较小

B“神舟六号”的角速度较大

C“神舟六号”的周期更短

D“神舟六号”的加速度更小

正确答案

A,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

  =mω2r=m=ma=m

A、v=,“神舟六号”载人飞船的轨道半径大于“神舟五号”飞船的轨道半径,所以“神舟六号”的速度较小,故A正确;

B、ω=,“神舟六号”载人飞船的轨道半径大于“神舟五号”飞船的轨道半径,所以“神舟六号”的角速度较小,故B错误;

C、T=2π,“神舟六号”载人飞船的轨道半径大于“神舟五号”飞船的轨道半径,所以“神舟六号”的周期更长,故C错误;

D、a=,“神舟六号”载人飞船的轨道半径大于“神舟五号”飞船的轨道半径,所以“神舟六号”的加速度更小,故D正确;

故选:AD.

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题型: 多选题
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多选题

如图,运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B,同方向绕地心做匀速圆周运动,此时刻A、B连线与地心恰在同一直线上且相距最近,已知A的周期为T,B的周期为.下列说法正确的是(  )

AA的线速度小于B的线速度

BA的角速度小于B的角速度

CA的重力小于B的重力

D从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T

正确答案

A,B,D

解析

解:A、根据万有引力提供向心力,得G,解得:v=.可知轨道半径越大,速度、角速度都越小,由图可知A的轨道半径大,故A的线速度和角速度都小,故AB正确;

C、由于不知道AB两颗卫星的质量关系,所以无法判断重力大小,故C错误;

D、从此时刻到下一次A、B相距最近,转过的角度差为2π,即(-)t=2π,所以t=2T,故从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T,故D正确.

故选:ABD.

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题型: 多选题
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多选题

2012年2月8日,欧洲航天局的“火星快车”号探测飞船利用雷达探测到火星表面有海床沉积物的迹物,为证明火星表面曾经被海洋覆盖提供了有力证据.如图所示,“火星快车”号探测飞船到达火星附近后,先沿椭圆轨道I运动,P是近地点、Q是远地点,变轨后沿圆形轨道Ⅱ运动,下列正确的是(  )

A飞船在轨道I上从P到Q过程中,动能减小

B飞船沿轨道I运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期

C飞船沿轨道I经P点时的速度大于沿轨道Ⅱ经P点时的速度

D飞船沿轨道I经P点时的加速度大于沿轨道Ⅱ经P点时的加速度

正确答案

A,C

解析

解:A、飞船在轨道Ⅰ上从的过程中万有引力做负功,根据动能定理可知,飞船的动能减小,故A正确;

B、由开普勒第三定律,可知飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于沿轨道Ⅱ运行的周期,故B错误;

C、飞船从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ,要在P点加速做离心运动,所以飞船沿轨道Ⅰ经点时的速度大于沿轨道Ⅱ经点时的速度,故C正确;

D、根据万有引力提供向心力,可知无论在哪个轨道飞船在P处的加速度都为 a=G,故D选错误.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,是某次发射人造卫星的示意图,人造卫星先在半径为r的近地圆周轨道1上运动,然后改在椭圆轨道2上运动,最后在半径为7r的圆周轨道3上运动,a点是轨道1、2的交点,b点是轨道2、3的交点,人造卫星在轨道1上a点的速度为v1a,在轨道2上a点的速度为v2a,在轨道2上b点的速度为v2b,在轨道3上b点的速度为v3b,已知卫星在圆轨道运行时的引力势能为Ep=-选择无穷远处为势能零点,r是卫星与中心天体的球心距,下列说法正确的是(  )

A轨道1、2、3的周期之比为7:8:1

Bv2a>v1a>v2b>v3b

Cv2a>v1a>v3b>v2b

D圆周轨道1和3上运行时,卫星和地球系统的机械能之比为1:14

正确答案

C

解析

解:A、根据万有引力提供向心力得T=2π

轨道3的周期最大,则所给比式不对,故A错误;

B、C、卫星在轨道1和轨道3上做匀速圆周运动,根据卫星的速度公式v=分析可知,

轨道半径越小,卫星的速度越大,则有v1a>v3b

卫星在轨道2上做椭圆运动,根据开普勒第二定律得知,v2a>v2b

卫星从轨道1变轨到轨道2,在a点加速,则有v2a>v1a

卫星从轨道2变轨到轨道3,在b点加速,则有v3b>v2b

所以v2a>v1a>v3b>v2b. 则B错误,C正确;

D、1轨道上的机械能为:E=m+

3轨道上的机械能为:E′=m+,则两者之比为7:1,故D错误;

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

甲、乙、丙为三颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙和丙在同一个轨道一前一后(乙在前丙在后)且运行高度低于甲的运行高度,三卫星轨道均可视为圆轨道.下列判断正确的是(  )

A甲的周期小于丙的周期

B甲的加速度小于乙的加速度

C甲在运行时能经过北极的正上方

D丙要想追上乙可以通过增大速度来实现

正确答案

B

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

F=

A、T=,甲的半径大于丙的半径,则甲的周期大于丙的周期,故A错误;

B、a=,甲的半径大于乙的半径,则甲的加速度小于乙的加速度,故B正确;

C、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C错误;

D、两颗人造卫星一前一后在同一轨道上沿同一方向绕行,若要后一卫星追上前面卫星,必须从低轨道加速才能实现.若在同一轨道上加速时卫星将做离心运动,半径增大,不能实现,故D错误.

故选:B

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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,则此时它们的线速度之比vA:vB=______,向心力之比FA:FB=______

正确答案

:1

9:2

解析

解:卫星圆周运动时由万有引力提供圆周运动向心力有:

可得线速度

所以有

卫星圆周运动的向心力由万有引力提供有

所以有:

故答案为:;9:2

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题型: 多选题
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多选题

“天宫一号”与“神舟八号”交会对接成功,标志着我国对接技术上迈出了重要一步.如图所示为二者对接前做圆周运动的情形,M代表“神舟八号”,N代表“天宫一号”,则(  )

AM发射速度大于第二宇宙速度

BM适度加速有可能与N实现对接

C对接前,M的运行速度大于N运行速度

D对接后,它们的速度大于第一宇宙速度N

正确答案

B,C

解析

解:A、神舟八号绕地球飞行,故其发射速度小于第二宇宙速度,故A错误;

B、神舟八号轨道半径低,适当加速后神舟八号做离心运动可实现与高轨道的天宫一号对接,故B正确;

C、根据万有引力提供圆周运动向心力可得卫星线速度,由于M的轨道半径小于N,故M的运行速度大于N,所以C正确;

D、对接后,它们一起绕地球圆周运动,故其速度小于第一宇宙速度,故D错误.

故选:BC.

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