- 万有引力与航天
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关于地球同步卫星的说法,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、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,同步通讯卫星只能定点在赤道的上空.故A正确,B错误;
C、同步卫星相对地球静止,低轨卫星相对地球是运动的,根据得,v=
,第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径,所以低轨卫星的线速度小于第一宇宙速度.故C错误;
D、根据万有引力提供向心力,列出等式:,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D错误.
故选:A.
关于地球的同步卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,故A正确;
B、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,所以同步通讯卫星必须定点在赤道上空,故B错误;
C、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C错误;
D、根据匀速圆周运动公式,即an=ω2r,可知,当角速度相同时,半径越大的,向心加速度越大,故D正确;
故选:AD.
据报道在2004年底印度洋发生地震形成海啸之前,我国的“风云二号”气象卫星在2004年12月20日拍摄的五张气象图上已经显示出地震发生的征兆.气象卫星是用来拍摄云层照片,观测气象资料和测量气象数据的.我国先后自行成功研制和发射了“风云一号“和“风云二号“两颗气象卫星,“风云一号“卫星轨道与赤道平面垂直,通过两极,每12小时巡视一周,称为“极地圆轨道“,“风云二号“气象卫星轨道平面在赤道平面内,称为“地球同步轨道“,则( )
正确答案
解析
解:A、向更高轨道发射卫星需要克服重力做更多的功,故高轨道卫星比低轨道的卫星需要更大的发射速度,故A错误.
B、卫星运行时万有引力提供向心力=ma=m
=mr(
)2,
T=2π,“风云一号“周期是12h,风云二号卫星为地球同步轨道卫星,故周期为24h,
所以“风云一号”的轨道半径小于风云二号,
根据v=得“风云一号”比“风云二号“的线速度大,故B错误
C、“风云一号”周期是12h,风云二号卫星为地球同步轨道卫星,故周期为24h,故C正确
D、a=,“风云一号”比“风云二号“的向心加速度大,故D错误
故选C.
如果在地球赤道上的物体随地球自转的速率v1,近地卫星的向心加速度为a1,地球半径为R,同步卫星离地心距离为r,运行速率为v2,加速度a2;那么下列选项正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据圆周运动公式得:v=ωr,同步卫星运行周期与赤道上物体自转周期相同,角速度相同,地球半径为R,同步卫星离地心距离为r,
所以=
,故A错误,B正确;
C、近地卫星和同步卫星运动时万有引力提供圆周运动的向心力列出表达式=ma
则a=
近地卫星轨道半径是R,同步卫星离地心距离为r,
所以=
,故C错误;
D、根据v=,可知,同步卫星离地心距离为r大于半径R,则运行速率为v2<7.9km/s,故D正确;
故选:BD.
关于地球的同步卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力,列出等式:m=m
r,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A错误;
B、根据a=可知,加速度小于9.8 m/s2,故B正确;
C、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,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,所以同步通讯卫星必须定点在赤道上空,故C正确;D也正确;
故选:BCD.
关于站在地球赤道上的人和他头顶上的同步卫星及沿赤道上空运动的近地卫星,正确的说法是( )
正确答案
解析
解;A:根据万有引力提供向心力知v=
即r越大,v越小,由于同步卫星的轨道半径大于近地卫星的半径,即同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度;人和他头顶上的同步卫星角速度相等,由v=ωr知的同步卫星线速度大于人的线速度,故A项正确.
B:根据万有引力提供向心力知ω=
,即r越大,ω越小,同步卫星的轨道半径大于近地卫星的半径,故人和他头顶上的同步卫星的角速度相等均小于沿赤道上空运动的近地卫星的角速度,故B项正确.
C:根据a=ωv=知即r越大,a越小,同步卫星的轨道半径大于近地卫星的半径,同步卫星的向心加速度小于沿赤道上空运动的近地卫星的向心加速度,由a=wr知人和他头顶上的同步卫星的向心加速度不相等,故C项错误.
D:由F=知三者质量不同,到地心的距离也不相等,故向心力不等,故D项错误.
故选:AB.
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,地球的自转角速度为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正确.
故选:ACD
关于同步卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为同步卫星要和地球自转同步,即ω相同,根据F=G=mω2r,因为ω一定,所以 r 必须固定,所以同步卫星的高度是一个确定的值,故A错误.
B、同步卫星的轨道半径是一定的,根据v=;可以发现,同步卫星运行的线速度大小恒定,根据an=vω,结合ω一定,加速度大小也是恒定.故B正确.
C、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,故C正确,D错误.
故选:BC.
同步卫星轨道半径为r,运行速率为v1,加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2;第一宇宙速度为v2;地球半径为R.则下列关系式正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等,物体的角速度也等于地球自转的角速度,所以地球同步卫星与物体的角速度相等.
根据a=rω2得,a1:a2=r:R.故A正确,B错误.
C、D、对于卫星,根据万有引力等于向心力,得:G=m
,则得卫星的线速度 v=
则得:v1:v2=:
.故C正确,D错误.
故选:AC
甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解: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向
F=G,F向=m
=mω2r=m(
)2r
A、T=2π
由于甲卫星的高度大,轨道半径大,故甲卫星周期大.故A正确
B、v=
第一宇宙速度是近地圆轨道的环绕速度,也是圆轨道运行的最大速度;
乙的速度小于第一宇宙速度,故B错误
C、ω=
由于甲卫星的高度大,轨道半径大,所以甲的角速度小于乙的角速度,故C错误
D、甲为地球同步卫星,在赤道的正上方,故D正确
故选AD
若人造卫星绕地球作匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、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=m
解得:v=,轨道半径增加到原来的4倍,它的运行速度减少为原来的
故A错误,B正确
C、向心加速度有:=ma,轨道半径增加到原来的2倍,它的向心加速度减少为原来的
,故C错误D正确
故选:BD
设地球的质量为M,平均半径为R,自转角速度为ω,引力常量为G,则有关同步卫星的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为同步卫星相对于地球静止,所以同步卫星的轨道同只能在在赤道的上方.故A正确.
B、根据万有引力提供向心力G=mrω2,轨道半径r=
,所以同步卫星离地的高度h=
-R.故B错误,C正确.
D、同步卫星的角速度为ω,线速度大小v=rω=ω=
.故D正确.
故选:ACD.
发射地球同步卫星过程示意图如图所示.首先将卫星发射到近地的轨道1,运行速度大小为υ1,加速度大小为a1,在p点点火后进入椭圆形轨道2,经过p点时速度大小为υp,加速度大小为ap,经过Q点时速度大小为υQ,加速度大小为aQ;最后在Q点点火进入同步轨道3,运行速度大小为υ3,加速度大小为a3,则( )
正确答案
解析
解:A、根据v=,可知,v1>v3,
根据牛顿第二定律得a=,在卫星在近地圆轨道上经过P点时的加速度等于在椭圆转移轨道上经过P点的加速度,因此a1=ap,故A正确,B错误;
C、根据近点速度大,远点速度小,则有vP>vQ,
根据牛顿第二定律得a=,在卫星在转移轨道上经过Q点时的加速度等于在椭圆转移轨道上经过Q点的加速度,因此a1>a3,故C正确,D错误
故选:AC.
(2013•沈阳二模)地球半径为R,在距球心r处(r>R)有一同步卫星,另有一半径为2R的星球A,在距球心3r处也有一同步卫星,它的周期是48h,那么A星球平均密度与地球平均密度的比值为( )
正确答案
解析
解:万有引力提供向心力,
天体的质量:.体积:
密度:.
因为地球的同步卫星和星球A的同步卫星的轨道半径比为1:3,地球和星球A的半径比为1:2,两同步卫星的周期比1:2.所以A星球平均密度与地球平均密度的比值为:
.
故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1,向心力速度大小为a1,近地卫星线速度大小为v2,向心力速度大小为a2,地球同步卫星线速度大小为v3,向心加速度大小为a3,设近地卫星距地面高度不计,同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍.则以下结论正确的是( )
正确答案
解析
解:A、近地卫星和同步卫星都是绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力G=m
,
v= 两卫星的轨道半径比为1:7,所以
=
,故A错误.
B、地球赤道上的物体和同步卫星具有相同的周期和角速度,根据v=ωr,
地球的半径与同步卫星的轨道半径比为1:7,
所以=
,故B正确.
C、D、根据万有引力提供向心力得:G=ma得a=
,两卫星的轨道半径比为1:7,
=
,
同步卫星与随地球自转的物体具有相同的角速度,根据a=rω2得,地球的半径与同步卫星的轨道半径比为1:7,所以=
.故C正确,D错误.
故选:BC.
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