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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•商洛期末)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则(  )

Aa的向心加速度等于重力加速度g

B在相同时间内b转过的弧长最长

Cc在4 h内转过的圆心角是

Dd的运动周期有可能是20h

正确答案

B,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.

,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、由,得v=,卫星的半径越大,线速度越小,所以b的线速度最大,在相同时间内转过的弧长最长.故B正确;

C、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:BC.

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题型: 单选题
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单选题

人造地球卫星所受的向心力与轨道半径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=mw2r可知,向心力与r成正比

D由F=mwv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,所以由可知,向心力与r成反比是错误的,故B错误

C、公式F=mωv中,ω、v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、由可知,向心力与r2成反比,故D错误

故选A.

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题型: 多选题
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多选题

有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动),以速度v接近行星赤道表面匀速飞行,测出运动的周期为T,已知引力常量为G,则可得(  )

A该行星的半径为

B该行星的平均密度为

C无法测出该行星的质量

D该行星表面的重力加速度为

正确答案

A,B

解析

解:A.根据周期与线速度的关系T=可得:R=,故A正确;

BC、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:=m

解得:M=,可以求出行星的质量,行星的密度:ρ==,故B正确,C错误;

D.行星表面的万有引力等于重力,=mg=m得:

g=,故D错误.

故选:AB.

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题型:简答题
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简答题

2011年11月,“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在太空实现了两次交会对接,开启了我国空间站的新纪元.完成对接后,“神舟八号”与“天宫一号”在同一圆形轨道上运行.地面观测站测得它们的运行周期为T,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g.求:

(1)“神舟八号”与“天宫一号”对接后距离地面的高度h;

(2)“神舟八号”与“天宫一号”对接后运行速度的大小υ.

正确答案

解:(1)在地面上,重力与万有引力大小相等有:可得:GM=gR2

在轨道上万有引力提供圆周运动向心力有:可得:=

(2)根据周期与线速度和半径的关系有:v==

答:(1)“神舟八号”与“天宫一号”对接后距离地面的高度h为

(2)“神舟八号”与“天宫一号”对接后运行速度的大小υ为

解析

解:(1)在地面上,重力与万有引力大小相等有:可得:GM=gR2

在轨道上万有引力提供圆周运动向心力有:可得:=

(2)根据周期与线速度和半径的关系有:v==

答:(1)“神舟八号”与“天宫一号”对接后距离地面的高度h为

(2)“神舟八号”与“天宫一号”对接后运行速度的大小υ为

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题型: 单选题
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单选题

随着世界航天事业的发展,深太空探测已逐渐成为各国关注的热点.假设深太空中有一颗外星球,该外星球的自转周期与地球自转周期相同,质量是地球质量的4倍,半径是地球半径的.则下列说法正确的是(  )

A该星球同步卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径相同

B该星球表面上的重力加速度是地球表面上重力加速度的16倍

C该星球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2倍

D绕该星球运行的人造卫星和以相同轨道半径绕地球运行的人造卫星运行速度相同

正确答案

B

解析

解:A、根据万有引力提供同步卫星圆周运动向心力有:,可得同步卫星的轨道半径r=,又该星球的质量是地球的4倍,周期与地球自转周期相同,故该星球的同步卫星半径是地球同步卫星半径的倍,故A错误;

B、在星球表面重力与万有引力大小相等有,故重力加速度g=,即,故B正确;

C、根据万有引力提供圆周运动向心力有,故第一宇宙速度v=,即,故C错误;

D、根据C分析可知:v=,轨道半径r相同,但质量不同,所以速度也不一样,故D错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动,周期之比为TA:TB=1:8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为(  )

ARA:RB=1:4; vA:vB=4:1

BRA:RB=1:2; vA:vB=2:1

CRA:RB=1:4; vA:vB=2:1

DRA:RB=1:2; vA:vB=4:1

正确答案

C

解析

解:根据万有引力提供向心力为:

R=,v=

因为TA:TB=1:8

所以:RA:RB=1:4

所以:VA:VB=2:1

故C正确、ABD错误.

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行,变轨后的半径为R2,R1>R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动,则变轨后宇宙飞船的(  )

A向心加速度变大

B角速度变小

C周期变大

D线速度变小

正确答案

A

解析

解:设卫星的质量为m,地球的质量为M,

根据万有引力提供向心力,则得=m=m=ma═mω2r

A、向心加速度a=,飞船的轨道半径变小,向心加速度变大.故A正确;

B、角速度ω=,飞船的轨道半径变小,角速度变大,故B错误;

C、周期T=2π,飞船的轨道半径变小,周期变小,故C错误;

D、线速度v=,飞船的轨道半径变小,线速度变大,故D错误;

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

已知地球质量是金星质量的a倍,地球半径是金星半径的b倍,下列结论正确的是(  )

A地球表面和金星表面的重力加速度之比为

B环绕地球表面和金星表面运行卫星的速率之比为

C环绕地球表面和金星表面运行卫星的周期之比为

D环绕地球表面和金星表面运行卫星的角速度之比为

正确答案

B

解析

解:A、在星球表面上,物体所受的重力近似等于星球的万有引力,有G=mg,则得星球表面的重力加速度 g=,已知地球质量是金星质量的a倍,地球半径是金星半径的b倍,所以地球表面和金星表面的重力加速度之比为,故A错误;

B、研究卫星在星球表面轨道上做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,

=m=m=mω2r

v=,已知地球质量是金星质量的a倍,地球半径是金星半径的b倍,所以环绕地球表面和金星表面运行卫星的速率之比为,故B正确;

C、T=2π,已知地球质量是金星质量的a倍,地球半径是金星半径的b倍,所以环绕地球表面和金星表面运行卫星的周期之比为,故C错误;

D、ω=,已知地球质量是金星质量的a倍,地球半径是金星半径的b倍,所以环绕地球表面和金星表面运行卫星的角速度之比为,故D错误;

故选:B.

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题型: 多选题
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多选题

某卫星的发射过程如图所示,先将卫星从地面发射并从A点进入椭圆轨道I运行,然后在B点通过改变卫星的速度,让卫星进入预定圆形轨道II上运行.则下列说法正确的是(  )

A该卫星的发射速度一定要大于第二宇宙速度11.2Km/s

B该卫星沿椭圆轨道I从A点运动到B点过程中,速度减小,但机械能不变

C该卫星在轨道I上运动行的周期大于在轨道II上运行的周期

D测量出该卫星在轨道II上运行的线速度和周期,即可计算地球的质量

正确答案

B,D

解析

解:A、卫星绕地球做椭圆轨道运动,发射速度大于7.9km/s小于11.2km/s.故A错误.

B、卫星在椭圆轨道I从A点运动到B点过程中,只有万有引力做功,机械能守恒,万有引力做负功,动能减小,则速度减小,故B正确.

C、根据开普勒第三定律得,=k,因为轨道I的半长轴小于轨道Ⅱ的半径,则在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅱ上运行的周期.故C错误.

D、设线速度为v,周期为T,则轨道半径r=,根据万有引力提供向心力有:G=m,解得:M=.故D正确.

故选:BD.

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题型:填空题
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填空题

绕地球圆周运动的两个卫星相同时间内运动的路程之比25:9,两个卫星速度之比为______,周期之比为______

正确答案

25:9

729:15625

解析

解:绕地球圆周运动的两个卫星相同时间内运动的路程之比25:9,

根据线速度的定义v=

两个卫星速度之比为25:9,

人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力,

=m=m

v=,两个卫星速度之比为25:9,

所以两个卫星轨道半径之比为81:625,

T=2π

所以周期之比为729:15625,

故答案为:25:9;729:15625

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题型:简答题
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简答题

2012年2月,欧洲南方天文台的望远镜观测发现一颗最可能孕育生命的岩石行星,该行星在“宜居区域”环绕恒星GJ667C运行,距离地球22光年.这颗行星的表面温度正好适宜液态水存在.假若该行星有一颗轨道半径为R、周期为T环绕该行星做圆周运动的卫星,已知卫星质量为m,万有引力常量为G.求:

(1)该行星的质量M是多大?

(2)如果该行星的半径是卫星运动轨道半径为,那么行星表面处的重力加速度是多大?

正确答案

解:(1)由万有引力等于向心力,可得:

G=mR

则得行星的质量为:M=

(2)在行星表面,由万有引力等于重力得:

G=m′g

联立解得:g=

答:(1)该行星的质量M是

(2)如果该行星的半径是卫星运动轨道半径为,那么行星表面处的重力加速度是

解析

解:(1)由万有引力等于向心力,可得:

G=mR

则得行星的质量为:M=

(2)在行星表面,由万有引力等于重力得:

G=m′g

联立解得:g=

答:(1)该行星的质量M是

(2)如果该行星的半径是卫星运动轨道半径为,那么行星表面处的重力加速度是

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题型: 单选题
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单选题

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,这两种卫星在轨正常运行时(  )

A低轨卫星运行的角速度较小

B同步卫星运行的周期较大

C同步卫星运行可能飞越邯郸上空

D所有卫星运行速度都大于第一宇宙速度

正确答案

B

解析

解:根据万有引力提供向心力有:G=m=mrω2=mr,有:

A、ω=,有半径大的角速度小,故A错误;

B、T=2π,有半径大的周期大,故B正确;

C、同步卫星只能在赤道上空,故C错误;

D、第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度,故D错误.

故选:B

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题型:简答题
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简答题

我国自主建立的北斗导航系统已经正式商业运行.北斗导航系统又被称为“双星定位系统”,具有导航、定位等功能.“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动,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(如图所示).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.求:

(1)卫星1运行到A点的加速度大小.

(2)卫星1运行的周期和卫星1由位置A首次运动至位置B所需的时间.

正确答案

解:(1)设地球和卫星1的质量分别为M和m,则卫星1运动到A点所受万有引力为:F= 

由牛顿第二定律,有:F=ma 

又在地球表面有有:=m0g 

联立解得:a=

(2)由=mrω2,ω==mg

联立解得卫星运行周期T= 

卫星1由位置A运动至位置B所需的时间t==

答:(1)卫星1运行到A点的加速度大小为

(2)卫星1运行的周期,卫星1由位置A首次运动至位置B所需的时间为

解析

解:(1)设地球和卫星1的质量分别为M和m,则卫星1运动到A点所受万有引力为:F= 

由牛顿第二定律,有:F=ma 

又在地球表面有有:=m0g 

联立解得:a=

(2)由=mrω2,ω==mg

联立解得卫星运行周期T= 

卫星1由位置A运动至位置B所需的时间t==

答:(1)卫星1运行到A点的加速度大小为

(2)卫星1运行的周期,卫星1由位置A首次运动至位置B所需的时间为

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题型: 单选题
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单选题

“马航MH370“客机失联后,我国紧急调动多颗低轨卫星(已知低轨卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径),利用高分辨率对地成像技术为搜寻失联客机提供支持.关于做匀速圆周运动的低轨卫星,下列说法正确的是(  )

A周期小于24h

B线速度大于7.9km/s

C角速度小于地球同步卫星的角速度

D加速度大于地球表面的重力加速度

正确答案

A

解析

解:A、根据万有引力提供向心力,得T=,低轨卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则低轨卫星的周期小于同步卫星,即周期小于24h.故A正确.

B、根据万有引力提供向心力,得,当轨道半径等于地球半径时,线速度最大等于7.9km/s,低轨卫星的轨道半径大于地球的半径,则线速度小于7.9km/s,故B错误.

C、根据万有引力提供向心力,得,低轨卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则低轨卫星的角速度大于同步卫星的角速度,故C错误.

D、根据万有引力提供向心力,得,当r最小等于地球半径R时,加速度a=,当r越大,加速度越小,故低轨道卫星的加速度小于地球表面的重力加速度,故D错误.

故选:A.

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题型: 多选题
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多选题

我国发射的“嫦娥一号”卫星经过多次加速、变轨后,最终成功进入环月工作轨道.如图所示,卫星既可以在离月球比较近的圆轨道a上运动,也可以在离月球比较远的圆轨道b上运动.下列说法正确的是(  )

A卫星在a上运行的线速度大于在b上运行的线速度

B卫星在a上运行的周期小于在b上运行的周期

C卫星在a上运行的角速度小于在b上运行的角速度

D卫星在a上运行时的加速度大于在b上运行时的加速度

正确答案

A,B,D

解析

解:A、根据万有引力提供向心力G=m,得:v=,即轨道半径越大,速度越小,故卫星在a上运行的线速度大于在b上运行的线速度,故A正确.

B、根据万有引力提供向心力G=mr,得:T=2π,即轨道半径越大,周期越大,故卫星在a上运行的周期小于在b上运行的周期,故B正确.

C、根据万有引力提供向心力G=mω2r,得:ω=,即轨道半径越大,角速度越小,故卫星在a上运行的角速度大于在b上运行的角速度,故C错误.

D、由G=ma,加速度a=,即轨道半径越大,加速度越小,故卫星在a上运行时的加速度大于在b上运行时的加速度,故D正确.

故选:ABD.

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