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题型:简答题
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简答题

2011年7月11日23时41分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将“天链一号02星”送入太空,火箭飞行约26分钟后,西安卫星测控中心传来的数据表明,星箭分离,卫星成功进入地球同步转移轨道.已知地球半径为R,地球表面的重力加速度g,地球自转周期T,求“天链一号02星”的轨道半径.

正确答案

解:“天链一号02星”是地球的同步卫星,处于同步卫星的轨道.它的周期与地球自转周期相等.

    ①

又在地球的表面时:

得:GM=gR2     ②

联立①②解得:

答:“天链一号02星”的轨道半径

解析

解:“天链一号02星”是地球的同步卫星,处于同步卫星的轨道.它的周期与地球自转周期相等.

    ①

又在地球的表面时:

得:GM=gR2     ②

联立①②解得:

答:“天链一号02星”的轨道半径

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题型:简答题
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简答题

要使一颗人造地球通讯卫星(同步卫星)能覆盖赤道上东经75.0°到东经135.0°之间的区域,则卫星应定位在哪个经度范围内的上空?地球半径R0=6.37×106m.地球表面处的重力加速度g=9.80m/s2.(本题可用计算器)

正确答案

解:如图所示,圆为地球赤道,S为卫星所在处,用R表示卫星运动轨道的半径.由万有引力定律、牛顿运动定律和卫星周期T(亦即地球自转周期)可得:

=m…①式中M为地球质量,G为引力常量,m为卫星质量.

另有:GM=g…②

由图可知Rcosθ=R0…③

由以上各式,可解得:θ=arccos…④

取T=23小时56分4秒(或近似取T=24小时),代入数值,可得θ=81.3°…⑤

由此可知,卫星的定位范围在东经135.0°-81.3°=53.7°到75.0°+81.3°=156.3°之间的上空.

答:卫星的定位范围在东经53.7°到156.3°之间的上空.

解析

解:如图所示,圆为地球赤道,S为卫星所在处,用R表示卫星运动轨道的半径.由万有引力定律、牛顿运动定律和卫星周期T(亦即地球自转周期)可得:

=m…①式中M为地球质量,G为引力常量,m为卫星质量.

另有:GM=g…②

由图可知Rcosθ=R0…③

由以上各式,可解得:θ=arccos…④

取T=23小时56分4秒(或近似取T=24小时),代入数值,可得θ=81.3°…⑤

由此可知,卫星的定位范围在东经135.0°-81.3°=53.7°到75.0°+81.3°=156.3°之间的上空.

答:卫星的定位范围在东经53.7°到156.3°之间的上空.

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题型: 多选题
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多选题

发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(  )

A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

C卫星在轨道1和3上运行时机械能守恒,在轨道2上运行时机械能不守恒

D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度

正确答案

B,D

解析

解:A、在轨道3和1上卫星都做匀速圆周运动有可得v=,由于轨道3半径较大,故速率较小,故A错误;

B、在轨道3和1上卫星都做匀速圆周运动有可得,由于轨道3轨道半径较大,故角速度较小,故B正确;

C、卫星在三个轨道上运行时都只受地球万有引力作用,卫星的机械能均守恒,故C错误;

D、卫星在P点的加速度均由万有引力产生,故在同一点时,不管卫星在哪个轨道由万有引力产生的加速度均相同,故D正确.

故选:BD.

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题型:填空题
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填空题

(2015秋•上海月考)甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动,则两颗卫星运动的角速度之比为______,向心加速度之比为______

正确答案

1:

1:2

解析

解:万有引力人提供向心力:m 可得 

                        m=G 可得  ==1:

故答案为:,1:2

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题型: 单选题
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单选题

“天宫一号”“神舟八号”交会对接成功,标志着我国在对接技术上迈出了重要一步.用M代表“神舟八号”,N代表“天宫一号”,它们对接前做圆周运动的情形如图所示.则(  )

AM的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,N的运行速度大于M的运行速度

D对接后,它们的运行速度大于第一宇宙速度

正确答案

B

解析

解:A、第二宇宙速度是脱离地球引力最小的发射速度.故A错误

B、M适度加速将做离心运动,有可能与N实现对接,故B正确

C、万有引力充当向心力,=

v=,对接前,N的运行速度小于M的运行速度,故C错误

D、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度,也是最大的环绕速度.对接后,它们的运行速度小于第一宇宙速度,故D错误

故选B.

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题型:填空题
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填空题

两颗人造地球卫星质量之比为m1:m2=3:1,绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为r1:r2=1:2,则它们的线速度大小之比V1:V2=______;角速度之比为ω1:ω2=______;周期之比T1:T2=______;地球对它们的万有引力大小之比F1:F2=______

正确答案

12:1

解析

解:根据得,,ω=,T=,因为轨道半径之比为r1:r2=1:2,

则线速度大小之比,角速度大小之比为ω1:ω2=,周期之比为T1:T2=

根据万有引力公式F=得,万有引力大小之比为12:1.

故答案为:,12:1.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,a是静止在地球赤道地面上的一个物体,b是与赤道共面的地球卫星,c是地球同步卫星,对于a物体和b、c两颗卫星的运动情况,下列说法中正确的是(  )

Aa物体运动的周期大于b卫星运动的周期

Bb卫星运动受到的万有引力一定大于c卫星受到的万有引力

Ca物体运动的线速度小于c卫星运动的线速度

Db卫星减速后可进入c卫星轨道

正确答案

A,C

解析

解:A、卫星c为同步卫星,周期与a物体周期相等,

根据万有引力提供向心力,列出等式:可得周期T=2,bc同为卫星,所以b卫星运动的周期小于c卫星运动的周期,所以a物体运动的周期大于b卫星运动的周期,故A正确;

B、b卫星和c卫星的质量关系不清楚,所以b卫星运动受到的万有引力不一定大于c卫星受到的万有引力,故B错误;

C、ac比较,角速度相等,由v=ωr,可知υA<υC 故C正确;

D、b卫星减速后要做近心运动,所以不可能可进入c卫星轨道,故D错误.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

围绕地球旋转的人造卫星,在万有引力的作用下做匀速圆周运动.v和R为人造卫星的线速度和相应的轨道半径,v0和R0为近地卫星的线速度和相应的轨道半径.则下列关系正确的是(  )

Alg()=lg(

Blg()=2lg(

Clg()=lg(

Dlg()=2lg(

正确答案

C

解析

解:人造卫星的向心力由万有引力提供,故有:

    ①

     ②

由①②两式得:

由对数运动算可得:

所以

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

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,机械能也减小

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

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错误.

C、根据开普勒第三定律得,,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:,解得M=.故D正确.

故选D.

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题型: 多选题
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多选题

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,我国预计在2015年建成由30多颗卫星组成的“北斗二号”卫星导航定位系统,此系统由中轨道(离地最近)、高轨道和同步轨道(离地最远)卫星等组成.现在正在服役的“北斗一号”卫星定位系统的三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上,而美国的GPS由24颗卫星组成,这些卫星距地面的高度均为20000km.设卫星绕地球都做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是(  )

A“北斗一号”系统中的三颗卫星的质量一定相等

B“北斗二号”中的轨道卫生的线速度大于高轨道卫星的线速度

C“北斗一号”的卫星比GPS的卫星周期长

D若周期为8h的中轨道卫星某时刻在某同步卫星的正下方,则经过24h仍在该同步卫星的正下方

正确答案

B,C,D

解析

解:A、据万有引力提供圆周运动向心力可知,周期相同的卫星质量可以不同,故A错误;

B、根据万有引力提供圆周运动向心力有可知卫星运行的线速度轨道高度低运行速度越小,故B正确;

C、根据可知卫星的周期,卫星的轨道高度越大,周期越长,故C正确;

D、同步卫星的周期为24h,中轨道卫星的周期为8h,即同步卫星是中轨道卫星周期的3倍,故当同步卫星完成一次圆周运动,而中轨道卫星恰好完成三次圆周运动,故D正确.

故选:BCD.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,a、b、c是环绕地球的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星,a、c的质量相同且小于b的质量,则有(  )

Aa、b的角速度大小相等,且大于c的线速度

Ba、b的周期相同,且大于c的周期

Ca、b的向心加速度大小相等,且大于c的向心加速度

Da所需的向心力最小

正确答案

B,D

解析

解:根据万有引力提供向心力=ma=m=m=mω2r,

得ω=,v=,T=2π,a=

A、a、b的轨道半径相等,所以角速度大小相等,a、b的轨道半径大于c的轨道半径,所以a、b的线速度小于c的线速度.故A错误.

B、a、b的轨道半径相等,所以周期相同,a、b的轨道半径大于c的轨道半径,所以大于c的周期,故B正确.

C、a、b的轨道半径相等,所以向心加速度大小相等,a、b的轨道半径大于c的轨道半径,所以小于c的向心加速度,故C错误.

D、所需的向心力F=,a、c的质量相同,所以a所需的向心力较小,

a的质量小于b的质量,所以a所需的向心力较小,所以a所需的向心力最小,故D正确.

故选BD.

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题型: 单选题
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单选题

关于正在轨道上做匀速圆周运动的人造地球同步卫星的说法,不正确的是(  )

A只能定点在赤道平面上

B所有同步卫星到地心的距离都是相等的

C所有同步卫星的线速度都相同

D所有同步卫星绕地球运动的周期都相同

正确答案

C

解析

解:A、同步卫星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,故A正确;

B、根据万有引力提供向心力,列出等式:,r=R+h

由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以T为一定值,

根据上面等式得出:同步卫星离地面的高度h也为一定值.故B正确;

C、由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以卫星的运行角速度与地球的自转角速度相同,则线速度的大小也相同,但方向不同.故C错误.

D、同步卫星是指与地球某处相对静止的卫星,周期都相同,故D正确;

本题选错误的

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行线速度比乙的大,则下列说法中正确的是(  )

A甲距地面的高度一定比乙的高

B甲的运行周期一定比乙的长

C甲的加速度一定比乙的大

D甲所需的向心力一定比乙的小

正确答案

C

解析

解: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

=m═mr=ma

v=

由于甲的运行速率比乙的大,可以知道甲的轨道半径较小,故A错误;

B、T=2π,所以甲的运行周期一定比乙的小,故B错误;

C、a=,所以甲的加速度一定比乙的大,故C正确;

D、由于未知两碎片的质量,无法判断向心力的大小,故D错误;

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

探月工程三期飞行试验器于2014年10月24日2时在中国西昌卫星发射中心发射升空,飞行试验器飞抵距月球6万千米附近进入月球引力影响区,开始在月球近旁转向飞行,最终进入距月球表面h=200km的圆形工作轨道.设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G,则下列选项错误的是(  )

A飞行试验器在工作轨道上的绕行速度为R

B飞行试验器工作轨道处的重力加速度为(2g

C飞行试验器绕月球运行的周期为2π

D月球的平均密度为

正确答案

C

解析

解:令月球质量为M,在月球表面重力与万有引力相等有:=mg,

可得GM=gR2

A、万有引力提供向心力,

=mr=m=ma

v==R,故A正确;

B、飞行试验器工作轨道处的重力加速度为g′==(2g,故B正确;

C、T=2π=2π,故C错误;

D、月球的密度ρ==,故D正确;

本题选错误的,故选:C.

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题型:简答题
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简答题

“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心发射,并成功实现了“落月”.若已知引力常量为G,月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1,“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道半径为r2、周期为T2,不计其他天体的影响,求地球与月球之间的万有引力.

正确答案

解:“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动,由万有引力提供向心力得

月球的质量

根据月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1

=

答:地球与月球之间的万有引力大小是

解析

解:“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动,由万有引力提供向心力得

月球的质量

根据月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1

=

答:地球与月球之间的万有引力大小是

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