- 万有引力与航天
- 共16469题
关于地球同步卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力,列出等式:G=m
(R+h),其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度.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.由于轨道半径一定,则线速度的大小也一定,故A正确,C错误;
B、所有同步卫星都在赤道上空的同一轨道上运行,它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,因此同步卫星相对地面静止不动,故B正确;
D、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,
根据v=可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故D错误;
故选:AB.
同步卫星先在近地轨道上绕地做匀速圆周运动,之后通过椭圆轨道迸入同步轨道,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度,故A错误.
B、在椭圆轨道运动时,万有引力做功,它的机械能守恒,故B错误;
C、根据v=,可知,同步轨道上运动时与在近地轨道上运动时相比,半径变大,速度变小,动能减小,重力势能变大,机械能变大.故C正确.
D、同步轨道上运动时,完全失重,但仍受重力,故D错误;
故选:C.
(2013春•常州期末)抿报今年我国将发射 Chinasatll和ChinasatM两颗商用同步卫星,下列关于同步卫星说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、7.9km/s是绕地球匀速圆周运动的最大速度,故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B、同步卫星的轨道平面与赤道平面共面,故卫星不可能运行到常州上空,故B错误;
C、据万有引力提供圆周运动向心力可得卫星周期T=,轨道半径越大,周期越大,由于同步卫星轨道半径小于月球绕地公转半径,因此月球绕地公转周期大,故C错误;
D、据万有引力提供圆周运动向心力可得卫星周期T=,同步卫星周期相同,所以轨道半径相同及离地高度相同,故D正确.
故选:D.
如图,地球赤道正上空有两颗卫星,其中a为地球同步卫星,轨道半径为r,b为另一颗卫星,轨道半径为同步卫星轨道半径的
.从图示时刻开始计时,在一昼夜内,两颗卫星共“相遇”的次数为(所谓相遇,是指两颗卫星距离最近)( )
正确答案
解析
解:设地球的质量为M,绕地球运动的卫星的质量为m,轨道半径为R,周期为T,则有
G=m
R
则得 T=2π
可得b、a两卫星的周期之比为 =
=
=
Tb=
a卫星是地球的同步卫星,其周期等于地球自转的周期.
设当两者相距最近开始到再次相距最近时,最少的时间应该满足下式:t-
t=2π
则得 t=
所以从图示时刻开始计时,在一昼夜内,两颗卫星相距最近的次数为 n==3(次)
故选:B.
已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同步卫星质量为m,引力常量为G,有关同步卫星,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、卫星运行时受到的向心力大小是,故A错误;
B、因第一宇宙速度为v1=,同步卫星速度v=
,由于r>R,故运行速度小于第一宇宙速度,故B正确;
C、地表重力加速度为g=,卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度,故C正确;
D、万有引力提供向心力
=
且r=R+h
解得:h=-R,故D错误;
故选:BC.
地球同步卫星是指相对地面静止不动的人造地球卫星( )
正确答案
解析
解:它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.所以同步卫星只能在赤道的正上方.
因为同步卫星要和地球自转同步,即ω相同,根据F==mω2r,因为ω是一定值,所以 r 也是一定值,所以同步卫星离地心的距离是一定的,故A正确;
故选A.
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相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图所示.
(1)卫星分别在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上的角速度大于在轨道1上的角速度.
C.卫星在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间.
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.
(2)已知地球表面的重力加速度大小为g,地球的自转周期为T,卫星在同步圆轨道3上的轨道半径为r,求:地球的半径?
正确答案
解:(1)A、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G=m
,
得v=.轨道3半径比轨道1半径大,故卫星在轨道1上线速度较大,故A错误;
B、根据万有引力提供向心力G=mω2r,得ω=
.轨道3半径比轨道1半径大,故卫星在轨道1上角速度较小,故B错误;
C、根据牛顿第二定律和万有引力定律G=mr(
)2得,T=
,所以在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间.故C正确;
D、因为G=ma,得a=
,所以卫星在转移轨道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.故D正确.
故选:CD
(2)根据G=mr(
)2得,
T=.
又GM=gR2
联立两式得,R=.
答:地球的半径为.
解析
解:(1)A、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G=m
,
得v=.轨道3半径比轨道1半径大,故卫星在轨道1上线速度较大,故A错误;
B、根据万有引力提供向心力G=mω2r,得ω=
.轨道3半径比轨道1半径大,故卫星在轨道1上角速度较小,故B错误;
C、根据牛顿第二定律和万有引力定律G=mr(
)2得,T=
,所以在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间.故C正确;
D、因为G=ma,得a=
,所以卫星在转移轨道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.故D正确.
故选:CD
(2)根据G=mr(
)2得,
T=.
又GM=gR2
联立两式得,R=.
答:地球的半径为.
地球同步卫星距地面高度为h,地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,地球自转的角速度为ω,那么同步卫星绕地球转动的线速度为( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星与地球同步,做匀速圆周运动,则线速度定义可得:
,故A正确;
B、由于地球的引力提供向心力,让同步卫星做匀速圆周运动,则有:
解之得:,故B错误;
C、由黄金代换式:g=,
可得:v=,故C正确;
D、根据及g=
得:
解得:r=,
则v=,故D错误.
故选:AC
已知地球同步卫星的轨道半径是地球半径的k倍,则( )
正确答案
解析
解:A、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
=m
v=,其中r为同步卫星的轨道半径.
地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,即r=kR,所以v==
而第一宇宙速度为:
所以第一宇宙速度是同步卫星运行线速度的倍.故A错误,B正确.
C、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
=ma,
a=
根据地球表面万有引力等于重力得:
=mg,g=
=
所以地球表面附近的重力加速度是同步卫星向心加速度的倍.故C、D错误.
故选B.
已知地球的半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转的周期为T,计算下面物理量:(用g、R、T表示)
(1)求地球表面发射卫星的第一宇宙速度
(2)求同步地球卫星离地面的高度.
正确答案
解:(1)当卫星在地球表面附近运动行时,受地球的万有引力提供向心力,即:
=m
…①
又因为在不考虑地 球的自转,地球表面的重力和万有引力相等,故有:
mg=…②
由①②得:v1=
(2)同步卫星运动地周期与地球自转周期相同同步卫星受到地球的万有引力提供向心力,故有:
=m
r,r=R+h…③
由②③得:h=-R
答:(1)地球表面发射卫星的第一宇宙速度是;
(2)求同步地球卫星离地面的高度是-R.
解析
解:(1)当卫星在地球表面附近运动行时,受地球的万有引力提供向心力,即:
=m
…①
又因为在不考虑地 球的自转,地球表面的重力和万有引力相等,故有:
mg=…②
由①②得:v1=
(2)同步卫星运动地周期与地球自转周期相同同步卫星受到地球的万有引力提供向心力,故有:
=m
r,r=R+h…③
由②③得:h=-R
答:(1)地球表面发射卫星的第一宇宙速度是;
(2)求同步地球卫星离地面的高度是-R.
我国将建成由30余颗卫星组成的北斗卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务.北斗导航系统中有几颗卫星是地球同步卫星,设其中某颗同步卫星质量为m,如果地球半径为R,自转角速度为ω0,表面重力加速度为g,关于同步卫星以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星轨道上的重力加速度不等于g,所以受到地球的引力不等于mg.故A错误.
B、同步卫星位于赤道的上空,与地球保持相对静止,则卫星的运动方向与地球自转的方向相同,故B正确,D错误.
C、同步卫星的周期与地球的自转周期相等,角速度等于地球自转的角速度,运行周期为T=,故C正确.
故选:BC.
某同步卫星距地面高度为h,已知地球半径为R,表面的重力加速度为g,地球自转的角速度为ω,则该卫星的周期为( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力列出等式,=m
(R+h),
在地球表面有万有引力等于重力列出等式,=mg
联立得:T=.
故选:B
已知地球半径为R,地球的自转周期为T,地球表面的重力加速度为g,无线电信号的传播速度为c.若你用卫星电话通过地球同步卫星转发的无线电信号与处于同一位置的对方通话,求:(忽略地球自转的影响)
(1)同步卫星的轨道半径r;
(2)在你讲话完毕到听到对方回话,所需的时间为多少?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律,结合万有引力定律,则有:,
由引力提供向心力,则有:
解得:
(3)根据万有引力提供向心力,则有:,
因此,.
答:(1)同步卫星的轨道半径;(2)在你讲话完毕到听到对方回话,所需的时间为
.
解析
解:(1)由牛顿第二定律,结合万有引力定律,则有:,
由引力提供向心力,则有:
解得:
(3)根据万有引力提供向心力,则有:,
因此,.
答:(1)同步卫星的轨道半径;(2)在你讲话完毕到听到对方回话,所需的时间为
.
已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍,月球绕地球公转的周期约为27.3天,根据以上数据估算地球到月球的距离约为( )
正确答案
解析
解:根据卫星的向心力由万有引力提供=m
r可知:
对同步卫星有:=m
(6.6r)…①
对月球有:=m
(nr)…②
而 …③
由①②③得:n≈60
所以选项ACD错误,B正确.
故选B
对地球同步卫星来说,它们具有相同的( )
正确答案
解析
解:A、不同的同步卫星质量可能相等,也可能不相等,故A错误;
B、设地球质量是M,同步卫星质量是m,卫星轨道半径是r,卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,
由牛顿第二定律可得:G=m(
)2r,轨道半径r=
,G、M、T是定值,则同步卫星的轨道半径是定值,卫星到地面的高度是定值,所有同步卫星到地面的高度相等,故B正确;
C、卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,F向=F万=G,不同的同步卫星G、M、r相同,m不一定相同,则向心力不一定相同,但向心加速度的大小相同,故C正确;
D、虽然高度相同,但由于质量的不知,所以万有引力的大小也不知,故D错误;
故选:BC.
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