- 万有引力与航天
- 共16469题
下列关于地球同步卫星的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、同步卫星和地球表面上物体具有相等的角速度,根据万有引力提供向心力,列出等式:=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.运行周期与地球自转一周的时间相等即为一天,故AB错误;
C、D、地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道即与赤道平面重合,故C错误,D正确;
故选D.
某地球同步通信卫星的质量为m,h为该卫星离地面的高度、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度.求:
(1)地球同步通信卫星的环绕速度v;
(2)地球同步通信卫星的运行周期T.
正确答案
解:(1)同步卫星圆周运动由万有引力提供向心力,有:
G=m
得:v==
设质量为m′的物体,在地球表面附近有:
且:GM=
得:v=
(2)地球同步通信卫星的运行周期T为:
得:T=2π;
答:(1)地球同步通信卫星的环绕速度;
(2)地球同步通信卫星的运行周期2π.
解析
解:(1)同步卫星圆周运动由万有引力提供向心力,有:
G=m
得:v==
设质量为m′的物体,在地球表面附近有:
且:GM=
得:v=
(2)地球同步通信卫星的运行周期T为:
得:T=2π;
答:(1)地球同步通信卫星的环绕速度;
(2)地球同步通信卫星的运行周期2π.
如图所示a是地球赤道上的一点,t=0时刻在a的正上空有b、c、d三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星,这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针转动)相同,其中c是地球同步卫星.设卫星b绕地球运行的周期为T,则在t=
时刻这些卫星相对a的位置最接近实际的是选项图中的( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力,有:G=mr(
)2,解得:T=
,知轨道半径越大,周期越大,角速度越小,b经过
T到达竖直位置,c、d的周期大于b的周期,则c、d的角速度小于b的角速度,知c、d转过的角度小于
,因为c的角速度大于d的角速度,则c转过的角度大于d转过的角度.同步卫星与地球保持相对静止,则a、c转过的角度相等.故A正确,BCD错误.
故选:A.
发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆形轨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轨道3.轨道1、2相切于A点,轨道2、3相切于B点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动时,由地球的万有引力提供向心力,则有
=m
=mω2r
线速度:
v=,轨道3半径比轨道1半径大,所以卫星在轨道1上的运行速率大于轨道3上的速率,故A正确;
B、角速度ω=,轨道3半径比轨道1半径大,所以卫星在轨道1上的角速度大于在轨道3上的角速度,故B错误;
C、卫星在轨道1上的速度为7.9 km/s,要过渡到轨道2,在A点应该做离心运动,速度应该增大,选项C正确.
D、根据牛顿第二定律和万有引力定律得=ma,a=
,所以卫星在轨道2上经过B点的加速度等于在轨道3上经过B点的加速度.故D正确;
本题选错误的,故选:B.
关于地球同步卫星的说法,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
(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错误;
B、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是卫星圆周运动最大的环绕速度,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=可知,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故B错误;
C、地球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,就稳定做圆周运动,这是不可能的,因此地球同步卫星相对地面静止不动,所以必须定点在赤道的正上方,故C错误;D正确.
故选:D.
关于同步卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=m
,卫星的线速度v=
,由于同步卫星的轨道半径r大于地球半径R,则同步卫星的线速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B、同步卫星相对地球静止,同步卫星角速度与地球自转角速度相等,故B正确;
C、地球同步卫星只能位于赤道平面内,因此同步卫星不可定点在忻州正上方,故C错误;
D、卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=mω2r,则卫星的轨道半径r=
,由于地球质量M、同步卫星的角速度ω是一定的,因此同步卫星的轨道半径r是一定的,它到地面的高度是一定的,故D错误;
故选:B.
地球同步卫星到地心的距离r可由求出,已知式中a的单位是m,b的单位是S,c的单位是m/s2,则( )
正确答案
解析
解:物体在万有引力作用下做匀速圆周运动,其所需的向心力由万有引力提供,
即:
因为地球同步卫星到地心的距离r中包含4π2,
所以此题用的公式应是
整理得到: ①
此表达式和题目所给的表达式还有不同之处,那么我们可以用黄金代换:GM=gR2(R是地球半径)
代入①得到:
结合题目所给单位,a的单位是米,则a对应地球半径R,b的单位是秒,则b对应同步卫星的周期T,也是地球自转周期T,c的单位米每二次方秒,则c对应重力加速度g
故:A、D正确,B、C错误
故选:AD
实现全球通讯至少要三颗地球同步轨道卫星,如图,三颗地球同步卫星a、b、c等间隔分布在半径为r的圆轨道上.则三颗卫星( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力,得与同步卫星的质量无关,故A错误;
B、因为做匀速圆周运动,故速度的方向不一致,故B错误;
C、同步卫星由于其周期和地球的自转周期相同,故C正确;
D、同步卫星与地球同步运转,故D正确.
故选:CD
关于地球同步卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星绕地球做匀速圆周运动,处于完全失重状态,故A错误;
B、根据万有引力提供向心力,列出等式:=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.故B正确;
C、地球同步卫星与静止在赤道上物体具有相同的角速度,由于同步卫星轨道半径大于赤道上物体的运动半径,
根据v=ωr,得地球同步卫星相对地心的线速度大于静止在赤道上物体相对地心的线速度.故C错误;
D、所有的同步卫星都在赤道上空,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.所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空,故D错误;
故选:B.
同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n倍,则( )
正确答案
解析
解:AB、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;
CD、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C正确,D错误.
故选:BC.
“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面,为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步气象卫星的轨道半径是地球半径的n倍,则该地球同步气象卫星的( )
正确答案
解析
解:AB、根据=ma,a=
,同步卫星的向心加速度是贴近地球表面运行卫星向心加速度的
,
根据万有引力等于重力,贴近地球表面运行卫星的向心加速度等于地球表面的重力加速度.
所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍.所以AB错误;
CD、根据万有引力提供向心力=
,
v=.近地卫星运行速度的轨道半径等于地球的半径,同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,
所以同步卫星运行速度是近地卫星运行速度的倍.所以C错误,D正确;
故选:D.
关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法,错误的是( )
正确答案
解析
解:A:同步卫星是由万有引力充当向心力,即G=
可以知道卫星运动与卫星的质量无关,故A错误.
B:所有同步卫星都在赤道的正上方,故B项错误.
C:第一宇宙速度是贴近地面的环绕速度,而同步卫星离地面较高,速度小于第一宇宙速度,故C项错误.
D:所有的同步卫星与地球自转的角速度相同,故D项正确.
本题选错误的,故选:ABC
关于地球同步卫星(这种卫星相对于地面静止不动),下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、因为同步卫星要和地球自转同步,即这些卫星ω相同,根据万有引力提供向心力得:=mω2r,因为ω一定,所以 r 必须固定,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.所以所有的同步卫星都在赤道上方同一轨道上.故A错误,B正确.
C、根据万有引力提供向心力得运转速度为v=,由于同步卫星轨道半径r>R(地球半径),故其速度一定小于第一宇宙速度,故C错误;
D、因为同步卫星要和地球自转同步,即它们的运行周期均为24小时.故D错误.
故选:B.
关于地球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
(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.
B、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,由A选项可知,高度与速度大小均是定值.故B错误.
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,因此同步卫星相对地面静止不动,故C正确,D错误.
故选:AC.
地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍,设月球密度与地球相同,试估算:绕月心在月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为多少小时?
正确答案
解:根据万有引力提供向心力,=m
解得:T=2π
地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍,
所以地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期与地球同步卫星的周期之比是:=
地球同步卫星的周期是24h.
解得:T地表=1.4h
根据星球表面的卫星万有引力提供向心力得,=m
则有M=
密度ρ==
=
T为星球表面运行的卫星周期.
月球密度与地球相同,所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期和地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期相同.
所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为1.4h.
答:月心在月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为1.4h.
解析
解:根据万有引力提供向心力,=m
解得:T=2π
地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍,
所以地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期与地球同步卫星的周期之比是:=
地球同步卫星的周期是24h.
解得:T地表=1.4h
根据星球表面的卫星万有引力提供向心力得,=m
则有M=
密度ρ==
=
T为星球表面运行的卫星周期.
月球密度与地球相同,所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期和地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期相同.
所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为1.4h.
答:月心在月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为1.4h.
扫码查看完整答案与解析