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题型:简答题
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简答题

如图所示,A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为。已知地球半径为,地球自转角速度为o,地球表面的重力加速度为,O为地球中心。

(1)求卫星B的运行周期。

(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻 A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近?

正确答案

解:(1)由万有引力定律和向心力公式得 ()                   ①

联立①②得      =2π                ③

(2)由题意得    (0=2                     ④

由③得 :              ⑤

代入④得:

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响。

(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;

(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T。

正确答案

解:(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M

在地球表面附近满足

得GM=Rg ①

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力

①式代入②式,得到

(2)考虑①式,卫星受到的万有引力为

由牛顿第二定律

③④式联立解得

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径R=6.4×106 m,地面附近重力加速度g=9.8 m/s2,一颗卫星在离地面高为h=3.4×106 m的圆形轨道上做匀速圆周运动。求:

(1)卫星运动的线速度;

(2)卫星的周期。

正确答案

解:(1)在地面附近有 ①

在离地面h高处轨道上有 ②

由①②联立得=6.4×103 m/s

(2)由

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题型:填空题
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填空题

地球的两颗人造卫星质量之比m1:m2=1:2,圆运动轨道之比r1:r2=1:4,求:

(1)线速度之比υ1:υ2=______;

(2)角速度之比ω1:ω2=______;

(3)向心力之比F1:F2=______.

正确答案

(1)根据万有引力提供向心力G=m,得:v=,所以有:===

(2)根据万有引力提供向心力G=mω2r,得:ω=,所以有:===

(3)根据万有引力提供向心力G=F向,所以有:=×()2=×=

故答案为:(1)2:1;(2)8:1;(3)8:1;

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题型:简答题
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简答题

2007年10月24日18时29分,星箭成功分离之后,“嫦娥一号”卫星进入半径为205km的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后,于25日下午进行第一次变轨,变轨后,卫星轨道半径将抬高到离地球约600km的地方,如图所示.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,求质量为m的“嫦娥一号”卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1

正确答案

根据G=m

r=,又GM=gR2

所以轨道半径r=

则h1=-R

答:此时卫星距地球地面高度h1=-R.

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题型:简答题
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简答题

中国“嫦娥一号”绕月探测卫星完成三次近月制动后,成功进入周期T=127min、高度h=200km的近月圆轨道.

(1)已知月球半径为R=1.72×106 m,求卫星在高度200km的圆轨道上运行的速度υ和轨道处的重力加速度g.

(2)“嫦娥一号”轨道的近月点到月球球心的距离r=193km,远月点到月球球心的距离r=194km.张明、王玉两同学利用不同方法分别计算出卫星经过近月点时速度v、近月点到月球球心的距离r和经过远月点时速度υ、远月点到月球球心的距离r的关系.

张明的方法:=   = 由(1)、(2)得υ-υ=(r-r)=g(r-r)

王玉的方法:

mυ-mυ=mg(r-r) 得υ-υ=2g(r-r)

请分别对这两个同学的计算方法作一评价,并估算从远月点到近月点卫星动能的增量.(卫星质量为1650kg,结果保留两位有效数字)

正确答案

(1)“嫦娥一号”卫星绕月做匀速圆周运动,则运行速度 υ= ①

代入得 υ==1.6×103(m/s) ②

由mg=m得:g===1.3 (m/s2)            ③

(2)张明的思路方法错误,因为卫星绕月球做椭圆运动时,在远月点和近月点做的不是匀速圆周运动,不能由万有引力等于向心力求速度.

王玉的方法正确,但所列方程式是错误的.④

由动能定理得

△Ek=mg(r-r)=1650×1.3×(1.94-1.93)×105=2.1×106(J)       ⑤

答:

(1)卫星在高度200km的圆轨道上运行的速度υ是1.6×103m/s,轨道处的重力加速度g是1.3m/s2

(2)张明的思路方法错误,因为卫星绕月球做椭圆运动时,在远月点和近月点做的不是匀速圆周运动,不能由万有引力等于向心力求速度.王玉的方法正确,但所列方程式是错误的.从远月点到近月点卫星动能的增量为为2.1×106J.

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简答题

“神舟”六号载人飞船在空中环绕地球做匀速圆周运动,某次经过赤道的正上空时,对应的经度为θ1(实际为西经157.5°),飞船绕地球转一圈后,又经过赤道的正上空,此时对应的经度为θ2(实际为西经180°).已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T0.求飞船运行的圆周轨道离地面高度h的表达式.(用θ1、θ2、T0、g和R表示).

正确答案

飞船转一周,地球转动△θ=θ21

飞船绕地球做圆周运动的周期T=T0=T0  ①,

设地球质量为M,飞船质量为m,飞船轨道半径为r,

由牛顿第二定律得:=m()2r   ②,

对地球表面上的物体m0,有m0g=G  ③,

由①②③解得:r=

则飞船运行的圆周轨道离地面高度h=r-R=-R;

答:飞船运行的圆周轨道离地面高度-R.

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题型:简答题
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简答题

近地侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道(轨道平面垂直于赤道平面)上运行,连续两次经过日照条件下的赤道上空时,恰能正对赤道上经度差为30°的两个军事目标进行拍摄.求(1)卫星的运行周期(2)卫星离地面的高度(3)卫星的线速度.设地球半径为R,地面处的重力加速度为g,地球自转的周期为T.

正确答案

(1)由题可知卫星绕行一周,地球自转过30°,

所以卫星周期为T′=

(2)设卫星离地面的高度为h,根据万有引力提供向心力列出等式

=m(R+h)()2

=mg

得h=-R

(3)根据圆周运动的公式得

v=ω•(R+h)=(R+h)

得 v=

答:(1)卫星的运行周期是T′=

(2)卫星离地面的高度是-R

(3)卫星的线速度是v=

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题型:简答题
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简答题

晴天晚上,人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内.一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动.春分期间太阳垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后8小时时在西边的地平线附近恰能看到它,之后极快地变暗而看不到了.已知地球的半径R=6.4×106m,地面上的重力加速度为10m/s2,估算:(答案要求精确到两位有效数字)

(1)卫星轨道离地面的高度.

(2)卫星的速度大小.

正确答案

(1)从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示,

设卫星离地高h,Q点日落后8小时时能看到它反射的阳光.

日落8小时Q点转过的角度设为θ,

θ=×360°=120°

轨道高h=-R地

=6.4×106×(-1)=6.4×106m

(2)地面处,重力等于万有引力mg=G

卫星处,mgr=G

两式相比得=()2

因为卫星轨道半径r=R+h=2R    

所以,gr=g地=2.5m/s2

又因为,mgr=m

解得v===5.7×103m/s

答:(1)卫星轨道离地面的高度等于地球的半径,为6.4×106m.

(2)卫星的速度大小5.7×103m/s.

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简答题

已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响。

(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;

(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T。

正确答案

解:(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M

在地球表面附近满足

得GM=Rg ①

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力

①式代入②式,得到

(2)考虑①式,卫星受到的万有引力为

由牛顿第二定律

③④式联立解得

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题型:简答题
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简答题

我国于1970年4月24日在酒泉发射了第一颗人造地球卫星“东方红”一号,从此进入了航天大国的行列,设卫星的轨道近似看做圆,“东方红”一号绕地球一周需114min,你认为还需要哪些条件,就可以推算出他的轨道半径?

正确答案

地球的质量M,根据

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题型:填空题
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填空题

地球的质量为M,半径为R,万有引力恒量为G,则绕地球运动的近地卫星的运动周期T0=______;我国成功发射了质量为m的“神舟”号“载人”试验飞船,它标志着我国载人航天技术有了新的重大突破.该飞船在环绕地球的椭圆轨道上运行,假设在运行中它的速度最大值为Vm,当它由远地点运行到近地点的过程中,地球引力对它做功为W,则宇宙飞船在近地点的速度为______,在远地点的速度为______.

正确答案

根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力列出等式

=m

近地卫星的运动周期T0=2π

人造地球卫星在从近地点向远地点运行的过程中,速度逐渐减慢,动能减小,宇宙飞船在近地点的速度为vm

从远地点运行到近地点的过程中只有重力做功,根据动能定理得

W=m-m

v=

故答案为:2π,vm

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题型:简答题
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简答题

有一颗人造地球卫星,绕地球做匀速圆周运动。卫星与地心的距离为地球半径的2倍,卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合。卫星上的太阳能收集板可以把光能转化为电能,已知地球表面重力加速度为,近似认为太阳光是平行光,试估算:

(1)卫星做匀速圆周运动的周期;

(2)卫星绕地球一周,太阳能收集板工作的时间。

正确答案

解:(1)地球卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律:

在地球表面有:

∴ 卫星做匀速圆周运动的周期为:

(2)当卫星在阴影区时不能接受阳光,据几何关系: ∠AOB=∠COD= 

∴卫星绕地球一周,太阳能收集板工作时间为:t=T=

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题型:简答题
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简答题

我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,通过加速再进入椭圆“过渡轨道”,该轨道离地心最近距离为L1,最远距离为L2,卫星快要到达月球时,依靠火箭的反向助推器减速,被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月心距离L3的“绕月轨道”上飞行。已知地球半径为R,月球半径为r,地球表面重力加速度为g,月球表面的重力加速度为g/6,求:

(1)卫星在“停泊轨道”上运行的周期;

(2)卫星在“绕月 轨道”上运行的线速度。

正确答案

解:(1)

      得:

(2)

      得:

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题型:填空题
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填空题

A.某人造地球卫星在其轨道上绕地球做圆周运动,它受到的向心力大小为F,运行周期为T.如果该卫星的运行轨道半径变为原来的两倍,则它受到的向心力将变为______,运行周期将变为______.

B.某同学的质量为60kg,在一次军事训练中,他以2m/s的速度从岸上跳到一条正对着他缓缓飘来的小船上,小船的速度为0.5m/s.该同学跳上船后又走了几步,最终停在船上时小船的速度大小为0.25m/s,方向与该同学原来的速度方向一致.则该同学的动量的变化量为______kg•m/s,小船的质量为______kg.

正确答案

A、根据卫星做匀速圆周运动时万有引力提供向心力得:

F=G得:运行轨道半径变为原来的两倍,则它受到的向心力将变为原来的四分之一,即为

根据G=m得:T=,运行轨道半径变为原来的两倍,则T′=2T

故答案为:,2T

B、规定向右为正方向,设人上船后船人共同速度为v,由动量守恒:mv-mv=(m+m船)v

解得:m=140kg

人的动量的变化量△P为:△P=mv-mv=-105kg•m/s.

故答案为:-105,140

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