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题型:简答题
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简答题

一颗人造卫星靠近某行星表面做匀速圆桌运动,经过时间t,卫星运行的路程为s,运动半径转过的角度为 N(单位:rad),引力常量为G.求:

(1)卫星运行的周期

(2)该行星的质量.

正确答案

解:(1)根据角速度的定义式得:

ω== rad/s

根据线速度的定义式得:

v=

根据周期与角速度的关系得:

T==

根据线速度和角速度的关系得:r==

(2)研究人造卫星绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列出等式:

=

M=

答:(1)卫星运行的周期是2πt

(2)该行星的质量是

解析

解:(1)根据角速度的定义式得:

ω== rad/s

根据线速度的定义式得:

v=

根据周期与角速度的关系得:

T==

根据线速度和角速度的关系得:r==

(2)研究人造卫星绕行星表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列出等式:

=

M=

答:(1)卫星运行的周期是2πt

(2)该行星的质量是

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题型: 单选题
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单选题

两颗质量相等的人造地球卫星,绕地球运动的轨道半径r1=2r2.下面说法正确的是(  )

A由公式F=m知道,轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的一半

B由公式F=mω2r知道,轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的两倍

C由公式F=G知道,轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的四分之一

D因不知地球质量和卫星质量,无法比较两卫星所受向心力的大小

正确答案

C

解析

解:A、两卫星的线速度未知,故由公式F=m不能推出轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的一半,故A错误;

B、因为两卫星的角速度不一致,故由公式F=mω2r不能退出轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的两倍,故B错误;

C、由公式F=G知道,轨道半径为r1的卫星的向心力为另一颗卫星的四分之一,故C正确;

D、向心力的大小与地球质量无关,两颗卫星的质量相等,故能比较两卫星所受向心力的大小,故D错误.

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

甲、乙两颗人造卫星都绕地球做匀速圆周运动,甲为地球同步卫星,乙为近地卫星.关于这两颗卫星,下列说法中正确的是(  )

A甲的运行速度一定大于乙的运行速度

B甲的运行周期一定大于乙的运行周期

C甲卫星在运行时不可能经过北京的正上方

D两卫星的运行速度均可以等于第一宇宙速度

正确答案

B,C

解析

解:AB、根据得,v=,T=,知轨道半径越大,线速度越小,周期越大.因为甲的轨道半径大于乙的轨道半径,则甲的速度小于乙的速度,甲的周期大于乙的周期.故A错误,B正确.

C、甲为同步卫星,轨道在赤道的上方,不可能经过北京的正上方.故C正确.

D、第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径,速度同步卫星的速度小于第一宇宙速度.故D错误.

故选:BC.

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题型: 单选题
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单选题

2010年12月18日4时20分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功将第7颗北斗卫星送入太空预定转移轨道,它是一颗地球同步轨道卫星成功定点后的第7颗北斗导航卫星,下列说法正确的是(  )

A运动速度大于7.9km/s

B绕地球运动的周期比靠近地球表面运动的卫星周期小

C绕地球运动角速度比月球绕地球运动的角速度大

D向心加速度与赤道上物体随地球自转的向心加速度相等

正确答案

C

解析

解:A、7.9km/s是地球第一宇宙速度,是围绕地球匀速圆周运动的最大线速度,故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;

B、根据万有引力提供圆周运动向心力有知卫星运行周期T=,轨道半径大的同步卫星周期大于近地卫星,故B错误;

C、根据万有引力提供圆周运动向心力有知卫星运动的角速度,同步卫星的轨道半径小于月球的轨道半径,故同步卫星的角速度大于月球的角速度,故C正确;

D、同步卫星的角速度与地球自转角速度相等,根据a=rω2知,同步卫星的向心加速度大于地球上赤道上物体的向心加速度,故D错误.

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

人造地球卫星可以看起来相对地面静止,就是我们常说的同步卫星.地球半径为R,质量为M,自转周期为T,同步卫星距离地面高度为h,运行速度为v.下列表达式正确的是(  )

Ah=-R

Bh=-R

Cv=

Dv=

正确答案

A,C

解析

解:根据万有引力提供向心力F=F

解得:h=-R

把h的值代入上式中得

v=

故选AC.

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题型:填空题
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填空题

发射高轨道卫星可以用如下方式进行:先把卫星送到近地圆轨道I,然后当卫星在I轨道上运行到P点时启动卫星自带火箭使卫星加速,卫星则变为在椭圆轨道II上运行,等卫星在轨道II上运行到Q点时再一次启动火箭使卫星加速,卫星变成在绕地圆轨道III 上运行.已知轨道I的半径为r,轨道III的半径为R,卫星在轨道I上运行的周期为T,则卫星在轨道II上从P点经半个周期到Q点的时间t=______

正确答案

解析

解:轨道的半长轴长为:a=(R+r);

根据开普勒第三定律,有:

解得:

卫星在轨道II上从P点经半个周期到Q点的时间为半个周期,故t=T2=

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

行星绕恒星的运动轨道是圆形,那么它运行周期T的平方与轨道半径r的立方之比为常数,即,该常数k的大小(  )

A只与恒星的质量有关

B只与行星的质量有关

C与恒星和行星的质量都有关

D与恒星的质量及行星的速度有关

正确答案

A

解析

解:令恒星质量为M,行星质量为m,轨道半径为r,根据万有引力提供圆周运动向心力有:

整理可得:

因为4π2为常量可知,比值只与恒星质量M有关.

故选:A

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题型: 多选题
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多选题

2013年6月l3日,“神舟十号”飞船与“天富一号”目标飞行器在离地面343km的近似圆形的轨道上,成功进行了交会对接.对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气.下列说法正确的是(  )

A在对接时,两者运行速度的大小都应大于第一宇宙速度

B在对接前,如不加干预,“天富一号”的轨道高度将缓慢降低

C在对接前,如不加干预,在运行一段时间后,“天宫一号”的动能可能会增加

D航天员在“天宫一号”内的“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态

正确答案

B,C

解析

解:A、第一宇宙速度是近地围绕地球做圆周运动的最大速度,根据v=可知,天宫一号和神舟十号的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;

B、在对接前,天宫一号绕地球做圆周运动的万有引力提供向心力,由于阻力使天宫一号运行速度减小,所需向心力减小,提供向心力的万有引力不变,故天宫一号将做近心运动,轨道高度要降低,故B正确;

C、由于轨道高度降低,地球对天宫一号的引力将对天宫一号做正功,天宫一号的动能将增加,同时也可以由轨道高度降低根据v=得,天宫一号的运行速度将增加,故动能增加,所以C正确;

D、航天员在天宫一号内一起绕地球做圆周运动,万有引力提供圆周运动向心力,故航天员睡觉时不是处于平衡状态,故D错误.

故选:BC

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•枣庄校级月考)如图所示,2011年中俄联合实施探测火星活动计划,由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯-土坡”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星.如果火星的质量为地球质量的,火星的半径为地球半径的.那么关于火星探测器,下列说法中正确的是(  )

A探测器的发射速度只有达到了第三宇宙速度才可以发射成功

B火星的密度是地球密度的

C探测器在火星表面上的重力是在地球表面上重力的

D火星探测器环绕火星运行的最大速度为绕地球运行的第一宇宙速度的2倍

正确答案

B

解析

解:A、火星探测器前往火星,脱离地球引力束缚,还在太阳系内,发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度,故A错误;

B、物体的密度:=,所以.故B正确.

C、由,得:g=,所以:.故C错误;

D、由得,v=;已知火星的质量约为地球的,火星的半径约为地球半径的

火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍,故D错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球半径为R,地面重力加速度为g,下列说法错误的是(  )

A人造卫星的最小周期为2π

B卫星在距地面高度R处的绕行速度为

C卫星在距地面高度为R处的重力加速度为

D地球同步卫星的速率比近地卫星速率小,所以发射同步卫星所需的能量较少

正确答案

D

解析

解:A、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其中

F=G

F=m=mω2r=m(2r=ma

因而

G=m=mω2r=m(2r=ma

解得

v=

T==2π

a=

地球表面重力加速度公式

g= ④

根据②④式,卫星的公转周期为

T=2π

当r=R时,T最小,为

T=2π=2π,故A正确;

B、由①④式得到

v=R

当卫星距地面高度为R时,即r=2R时,v=,故B正确;

C、由③④式得到

a=

当卫星距地面高度为R时,a=,故C正确;

D、地球同步卫星的速率比近地卫星速率小,但要将卫星发射到较高的轨道,需要克服引力做较多的功,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

我国已对火星及其卫星“火卫一”进行过探测.“火卫一”位于火星赤道正上方,到火星中心的距离为9450km.“火卫一”绕火星1周需7h39min.若其绕行轨道可认为是圆形轨道,引力常量为G,由以上信息可以确定的是(  )

A火卫一的向心加速度

B火星的质量

C火卫一的绕行速度

D火卫一的质量

正确答案

A,B,C

解析

解:A、火卫一的向心加速度:a=ωr=×(R+h),已知:轨道半径r=R+h、周期:T,可以求出其加速度,故A正确;

B、卫星绕火星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=m(2r,解得,火星质量:M=,不能求出卫星质量m,故B正确,D错误;

C、火卫一的绕行速度:v=ωr=,故C正确;

故选:ABC.

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题型: 多选题
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多选题

据报道,我国自主研制的“嫦娥二号”探月飞行器环月飞行的高度距离月球表面100km,“嫦娥三号”探月飞行器落月制动前环月飞行的高度约为15km,若它们环月运行时均可视为圆周运动,则(  )

A“嫦娥三号”环月运行的周期比“嫦娥二号”短

B“嫦娥三号”环月运行的速度比“嫦娥二号”小

C“嫦娥三号”环月运行时向心加速度比“嫦娥二号”大

D“嫦娥三号”环月运行时角速度比“嫦娥二号”小

正确答案

A,C

解析

解:根据卫星做匀速圆周运动时万有引力提供向心力得:

F==m=mr=mω2r=ma

A、周期T=2π,“嫦娥二号”的轨道半径小大于“嫦娥三号”的轨道半径,所以“嫦娥三号”环月运行的周期比“嫦娥二号”短,故A正确;

B、线速度v=,“嫦娥二号”的轨道半径小大于“嫦娥三号”的轨道半径,所以“嫦娥三号”环月运行的速度比“嫦娥二号”大,故B错误;

C、向心加速度a=,“嫦娥二号”的轨道半径小大于“嫦娥三号”的轨道半径,所以“嫦娥三号”环月运行时向心加速度比“嫦娥二号”大,故C正确;

D、角速度ω=,“嫦娥二号”的轨道半径小大于“嫦娥三号”的轨道半径,所以“嫦娥三号”环月运行时角速度比“嫦娥二号”大,故D错误;

故选:AC.

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题型: 多选题
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多选题

2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务,他的第一次太空街标志着中国航天事业全新时代的到来,“神舟七号”绕地球近似做匀速圆周运动,其轨道半径为r,若另有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为3r,则可以确定(  )

A卫星与“神舟七号”的向心力大小之比为1:9

B卫星与“神舟七号”的线速度大小之比为1:

C卫星与“神舟七号”的动能之比为1:3

D卫星与“神舟七号”的周期之比为3:1

正确答案

B,D

解析

解:卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力;

A、向心力等于万有引力,F=G,由于不知道卫星间的质量关系,无法求出向心力大小之比,故A错误;

B、由牛顿第二定律得:G=m,解得:v===,故B正确;

C、由牛顿第二定律得:G=m,动能:EK=mv2,解得:EK=,由于不知道两卫星的质量关系,无法比较动能关系,故C错误;

D、由牛顿第二定律得:G=mR,解得:T=2π==,故D正确;

故选:BD.

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题型:简答题
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简答题

某星际探测是现代航天科技发展的重要课题.如图所示,某探测器从空间的O点沿直线ON从静止开始以加速度a作匀加速直线运动,二个月后与地球相遇于P点,再经二个月与地球相遇于Q点,已知万有引力常量G,地球公转周期为T,且探测器的运动不受地球的影响,求太阳的质量?

正确答案

解:对地球:由太阳的万有引力提供向心力,则有:  ①

得:  ②

对探测卫星从静止开始以加速度a作匀加速直线运动,则有

    PQ=OQ-OP=  ③

二个月为,则PQ所对的圆心角为:θ=60° ④

  由几何关系得:r=PQ

代入上式得:

答:太阳的质量为

解析

解:对地球:由太阳的万有引力提供向心力,则有:  ①

得:  ②

对探测卫星从静止开始以加速度a作匀加速直线运动,则有

    PQ=OQ-OP=  ③

二个月为,则PQ所对的圆心角为:θ=60° ④

  由几何关系得:r=PQ

代入上式得:

答:太阳的质量为

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题型: 单选题
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单选题

我国研制的北斗导航系统又被称为“双星定位系统”,计划到2020年完全建成.系统由5颗地球同步轨道和30颗地球非同步轨道卫星组网而成.2012年12月27日,北斗导航系统正式投入运营.这些卫星的运动均可看作匀速圆周运动,以下说法正确的是(  )

A北斗导航系统中地球同步轨道的卫星可以定位在济南正上方

B北斗导航系统中卫星的运行速度可以大于7.9km/s

C地球同步轨道卫星的周期和月亮绕地球的周期相同

D北斗导航系统中离地球越近的卫星线速度越大

正确答案

D

解析

解:A、同步轨道卫星轨道只能在赤道上空,故A错误;

B、根据可知,轨道半径越小则线速度越大,轨道最小对应的速度为第一宇宙速度7.9km/s,故B错误;

C、地球同步卫星是与地球自转同步,不是与月于绕地球的周期,故C错误;

D、根据可知,离地球越近的卫星轨道半径越小,故线速度越大,D正确.

故选D.

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