- 万有引力与航天
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关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星,下述说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、地球同步卫星距离地球的高度约为36000 km,半径一样,所以各国发射的这种卫星轨道半径都一样,与质量无关,故A错误;
B、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的表达式可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,且处于完全失重状态.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,所以同步卫星不可能经过北京的正上空,故C错误;
D、根据万有引力提供向心力得:,因周期一定,则距地面高度一定,故D正确;
故选:BD.
同步卫星相对于地面静止不动,好象悬在高空中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星受到地球的万有引力提供向心力做匀速圆周运动,加速度不为零,故A错误.
B、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,所以它运行的轨道半径是确定的值,所以同步卫星的高度是唯一的.根据v=rω,所以线速度大小是确定的值,故B正确;C错误;
D、同步卫星的加速度的大小不变,但方向时刻改变,故D错误;
故选:B.
假设同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n倍,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据a=ω2r,可解得:同步卫星的向心加速度与地球赤道上物体的向心加速度之比为nR:R=n,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,
解得:a=;
根据地球表面万有引力等于重力得:=mg,
解得:g=;
则有:=
所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 倍.故D正确,C错误.
故选:BD.
地球同步卫星有一些参数是确定的,下列选项中只有一项不是确定的,它是( )
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,所以周期是确定的,故A错误.
B、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.故B错误
C、根据等式:,可得m可以相约,所以不会影响等式,因此同步卫星质量可以不确定,故C正确.
D、由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,高度也是确定的,根据v=ω(R+h)得线速度也是确定的,故D错误;
故选:C
地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,近地卫星的轨道半径近似等于地球半径,则( )
正确答案
解析
解:A、因近地卫星的轨道半径近似等于地球半径,则近地卫星的运行速度等于第一宇宙速度,故A正确;
B、近地卫星的运行速度,即为7.9km/s,大于地球赤道上的物体随地球自转速度,故B错误;
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:=m
则有: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=nR,所以v=
而第一宇宙速度为:
所以同步卫星的运行速度是第一宇宙速的倍.故C正确.
D、同步卫星的周期与地球自转周期相同,即同步卫星和地球赤道上物体随地球自转具有相等的角速度.
根据圆周运动公式得:v=ωr,因为r=nR,所以同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转速度的n倍,故D正确.
故选:ACD.
某行星自转周期为T,赤道半径为R,研究发现若该行星自转角度速度变为原来的两倍将导致该行星赤道上物体恰好对行星表明没有压力,已知万有引力常量为G,求:
(1)该行星的质量M;
(2)该行星的同步卫星轨道半径r.
正确答案
解:(1)赤道上物体对行星表面无压力,则G=mR[
]2;
得:M=
(2)同步卫星的周期为T
则 G=mr
代入M得:r=R
答:(1)某行星的质量;
(2)某行星的同步卫星轨道半径R.
解析
解:(1)赤道上物体对行星表面无压力,则G=mR[
]2;
得:M=
(2)同步卫星的周期为T
则 G=mr
代入M得:r=R
答:(1)某行星的质量;
(2)某行星的同步卫星轨道半径R.
已知地球半径为R,地球的同步卫星离地心的距离为r,设第一宇宙速度为V1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a1;同步卫星的线速度为V2,向心加速度为a2,求和
各为多少?
正确答案
解:由万有引力等于向心力有:
从而有 V=
所以
因同步卫星与地球自转角速度相同,所以
答:为
,
为
.
解析
解:由万有引力等于向心力有:
从而有 V=
所以
因同步卫星与地球自转角速度相同,所以
答:为
,
为
.
设地球的质量为M,半径为R,自转角速度为ω,引力常量为G,则有关地球同步卫星的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、同步卫星的角速度为ω,且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错误,B正确.
CD、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C错误,D正确.
故选:BD.
同步卫星相对地面静止不动,犹如挂在天空中,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星受到地球的万有引力提供向心力做匀速圆周运动,加速度不为零,故A错误.
B、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,所以它运行的轨道半径是确定的值,所以同步卫星的高度是唯一的.
卫星的速度公式v=,所以同步卫星的速率是唯一的,故B、C正确.
D、根据同步卫星与地球自转同步,与地面相对静止,同时卫星受到地球的万有引力提供向心力,指向圆心,万有引力指向地心,故同步卫星只能在赤道上空,所以各国的同步卫星都在同一圆周上运动,故D正确.
本题选不正确的,故选A.
北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS),建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星.对于其中的5颗同步卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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,所以它们运行的线速度一定小于7.9km/s,故A错误;
B、由于不同的同步卫星质量可能不同,所以地球对它们的吸引力大小不一定相等,方向一定不同,故B错误;
C、因为同步卫星要和地球自转同步,所以运行轨道就在赤道所在平面内,根据F==mω2r,因为ω一定,所以 r 必须固定,
所以一定位于空间同一轨道上,故C正确;
D、根据=ma得它们运行的加速度大小相等,方向不同,故D错误;
故选:C.
据报道,我国数据中继卫星“天链一号0l星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经770赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由万有引力提供向心力得:G=m
,得v=
.即线速度v随轨道半径 r的增大而减小,v=7.9 km/s为第一宇宙速度,即围绕地球表面运行的速度;
因同步卫星轨道半径比地球半径大很多,因此其线速度应小于7.9 km/s,故A错误;
B、因同步卫星与地球自转同步,即周期T、角速度ω与地球自转的相同,因此其相对于地面静止,
由万有引力提供向心力得:G=m
r,得r=
,高度h=r-R═
-R,则因G、M、T、R均为定值,因此h一定为定值,故B错误.
C、由万有引力提供向心力得:G=mω2r,可知当运行半径越大时,转动的角速度越小,因此绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大,故C正确;
D、同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度,由公式a向=rω2,可得同步卫星的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度.故D正确.
故选:CD.
如图所示,A为地球赤道上的物体,B为地球同步卫星,C为地球表面上北纬60°的物体.已知A、B的质量相同.则下列关于A、B和C三个物体的说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力定律F=G,且A、B的质量相同,可知,间距越大的,引力越小,因此A物体受到的万有引力大于B物体受到的万有引力,故A错误;
B、由an=ω2r,因A与B的角速度相同,当半径越大时,则向心加速度越大,故B错误;
C、A在地球表面,不是环绕地球做匀速圆周运动,因此不满足开普勒第三定律,故C错误;
D、根据v=ωr,可知,B点线速度最大,而C的线速度最小,因此A与B的线速度之比,C与B的线速度之比,均小于1,
再根据同步卫星轨道半径约是地球半径的5.7倍,则,
C为地球表面上北纬60°的物体,那C轨道半径为地球半径的一半,则,因此
,故D正确;
故选:D.
关于地球同步通讯卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上空圆形轨道,轨道固定不变,故A错误;
B、因为同步卫星要和地球自转同步,即同步卫星周期T为一定值,根据F==m
r,因为T一定值,所以 r 也为一定值,所以同步卫星距离地面的高度是一定值,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的表达式可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度.故C正确;故D错误;
故选:C.
亚洲Ⅰ号卫星是我国发射的通讯卫星,它是地球同步卫星,设地球自传角速度一定,下面关于亚洲Ⅰ号卫星的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星是指与地球相对静止的卫星.这种卫星绕地球转动的角速度与地球自转的角度速度相同,故A正确.
B.它们只能在赤道的正上方,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.所以它不可能沿着与赤道成一定角度的轨道运动,故B错误.
C.由万有引力提供向心力G=m
r,解得:r3=
;
因为T一样,所以半径一样,所以各国发射的这种卫星轨道半径都一样,故C正确.
D.它们只能在赤道的正上方,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.所以不可能定点在北京正上方,故D错误.
故选:AC.
GPS导航系统可以为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,它是由周期约为12h的做匀速圆周运动的卫星群组成.则GPS导航卫星与地球同步卫星相比( )
正确答案
解析
解:A、由题,北斗导航系统的同步卫星周期大于GPS导航卫星的周期,由公式ω=知道,北斗导航系统的同步卫星的角速度小.故A错误.
B、由根据开普勒定律得到,北斗导航系统的同步卫星的轨道半径大.故B错误.
C、由公式a= 分析得知,GPS导航卫星的向心加速度大.故C错误.
D、由公式v=分析知道,G是常量,M是地球的质量不变,则GPS导航卫星的线速度大.故D正确.
故选:D.
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