- 万有引力与航天
- 共16469题
用m表示地球同步卫星的质量,h表示它离开地面的高度,R0表示地球半径,g0表示地球表面处的重力加速度,ω0表示地球自转的角速度,则地球对同步卫星的万有引力大小为( )
正确答案
解析
解:在地球表面,由重力等于万有引力得
①
在卫星位置,由重力等于万有引力得
②
由①②得:
则地球对同步卫星的万有引力大小F=ma=mg
同步卫星做圆周运动由万有引力提供向心力得:
解得:R0+h=
所以
所以故AB正确,CD错误.
故选:AB.
有两颗地球同步卫星,下列关于它们的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力G=m
,解得r=
,可知,轨道半径一定,故A错误.
B、根据万有引力提供向心力G=m
,得v=
,轨道相同,则线速度大小一定,故B错误;
C、地球同步卫星的轨道平面与赤道平面重合,故同步卫星不可能经过南京上空,故C错误.
D、根据v= 可知,近地卫星的轨道半径近似等于地球半径,此时速度等于7.9km/s,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度.故D正确.
故选:D.
1997年6月10日,我国西昌卫星发射中心用“长征二号”运载火箭成功发射风云二号气象卫星,这是我国研制成功的第一颗“静止”气象卫星,它位于东经105度赤道的上空.(地球半径6400千米)
(1)风云二号气象卫星应属于______
A.返回式卫星 B.地球同步卫星
C.空间信息网 D.地球异步卫星
(2)风云二号气象卫星距地面高度约为______
A.25800km B.6400km C.45800km D.35800km.
正确答案
B
D
解析
解:(1)二号气象卫星,这是我国研制成功的第一颗“静止”气象卫星,因此属于地球同步卫星,故B正确,ACD错误;
故选:B;
(2)根据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:h=
,代入数据解得,h=3.58×104km,故D正确,ABC错误.
故选:D.
(2015秋•眉山月考)同步卫星的发射方法是变轨发射,即先把卫星发射到离地面高度为200 km--300 km的圆形轨道上,这条轨道叫停泊轨道;如图所示,当卫星穿过赤道平面上的P点时,末级火箭点火工作,使卫星进入一条大的椭圆轨道,其远地点恰好在地球赤道上空约36000 km处,这条轨道叫转移轨道;当卫星到达远地点Q时,再开动卫星上的发动机,使之进入同步轨道,也叫静止轨道.关于同步卫星及发射过程,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、点火加速后,由于克服重力做功,速度减小;而由G=m
可知,在高轨道上的线速度小于停泊轨道的线速度,故A错误;
B、在P点和Q点均是从低轨道到高轨道,故应使使卫星加速,因此,卫星在静止轨道上运行的机械能大于在停泊轨道运行的机械能;故B正确;
C、在转移轨道上的速度一定小于第一宇宙速度;故C错误;
D、所有的地球同步卫星的静止轨道都相同,并且都在赤道平面上;故D正确;
故选:BD.
如图所示,地球半径为R,a是地球赤道上的一栋建筑,b是与地心的距离为nR的地球同步卫星,c是在赤道平面内作匀速圆周运动、与地心距离为
的卫星.某一时刻b、c刚好位于a的正上方(如图甲所示),经过48h,a、b、c的大致位置是图乙中的( )
正确答案
解析
解:由于a物体和同步卫星b的周期都为24h.所以48h后两物体又回到原位置,故A错误;
根据万有引力提供向心力得:G=m
解得:T=
b的半径为nR,c的半径为0.5nR.
所以=
所以Tc=8.4h
然后再算c卫星在48小时内运行的圈数n==5.7圈,
故选:D.
设有一颗地球同步卫星的质量为m,如果地球的半径为R,自转角速度为ω,地球表面的重力加速度为g,则该同步卫星( )
正确答案
解析
解:A、B、同步卫星和地球同步,其周期为地球自转的周期,所以同步卫星的角速度为ω.
设地球质量为M,卫星的质量为m,则有:G=mω2(R+h)
在地球表面,有g= 联立以上两式得:h=
-R,环绕速度:v=ω(R+h)=
,故A、B正确.
C、受到地球引力为mg′=mω2r=mω2=
;故C正确;
D、根据万有引力定律,受到地球引力为F=G.
又在地球表面上,有m′g=G 联立两式得:F=
<mg,故D错误.
故选:ABC.
同步卫星相对地面静止不动,犹如挂在天空中,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=m
,因为ω是一定值,所以 r、v 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,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.
故选:BCD.
关于所有的地球同步卫星,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,可知,同步卫星的质量不同,则向心力大小也不同.故A错误.
B、根据万有引力提供向心力,列出等式:=m
r,其中r为运行的轨道半径.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:同步卫星轨道半径为一定值.故BD正确.
C、根据万有引力提供向心力,列出等式:=ma,可知运行的向心加速度大小不变,方向时刻在变化,故C错误.
故选:BD.
2012年2月25日我国成功地将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定轨道,使之成为地球同步卫星.关于该卫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可得,T=2πr,故T与r是一一对应关系,故同步卫星轨道离地高度为一确定值,故A错误;
B、同步卫星周期与地球自转周期相同,静止在地球赤道上物体的周期,故角速度相同,故B正确;
C、7.9km/s为贴地运行卫星的速度,同步卫星轨道半径较大,运行速度要小,故C错误;
D、由an=rω2,同步卫星的角速度与地面上静止物体的角速度相同,但由于其轨道半径较大,故向心加速度较大,故D正确;
故选:BD.
“北斗”导航系统是我国自行研发的全球导航系统,它由5颗静止轨道卫星(同步卫星)与30颗非静止轨道卫星组成.已知月球公转周期约为27天,则静止轨道卫星与月球( )
正确答案
解析
解:A、根据,可知,角速度与周期成反比,因静止轨道卫星与月球的公转周期之比为1:27,则角速度之比约为27:1,故A正确;
BC、根据万有引力提供圆周运动向心力有:=
得卫星运动的周期T=2π
可得月球周期与同步卫星周期的比值:=
所以月球到地球的距离与同步卫星到地球的距离比为:=(
)
=
即同步卫星到地球的距离与月球到地球的距离比为1:9;
再根据,即得线速度之比约为3:1,故BC错误;
D、根据an=vω,得向心加速度之比约为81:1,故D错误;
故选:A.
北京时间2012年10月,我国第16颗北斗导航卫星发射成功.它是一颗地球静止轨道卫星(即地球同步卫星),现已与先期发射的15颗北斗导航卫星组网运行并形成区域服务能力.在这l6颗北斗导航卫星中,有多颗地球静止轨道卫星,下列关于地球静止轨道卫星的说法中;正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据万有引力提供向心力=
,
v=,因为第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径,所以卫星的速度小于第一宇宙速度.即它们的运行速度都小于7.9 km/s.故A正确
B、地球静止轨道卫星的周期等于地球的自转周期,为1天,故B错误
C、地球同步卫星,距离地球的高度约为36000 km,高度一定,相对地面静止,故C错误
D、根据向心加速度a=,地球静止轨道卫星与静止在赤道上物体具有相同的周期,所以它们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AD.
同步通信卫星相对于地面静止不动,犹如悬在高空中,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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A正确.
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正确
C、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,不是平衡状态.故C错误;
D、同步通信卫星加速度大小a=ω2r,所以同步通信卫星加速度大小是唯一的,故D正确.
故选:ABD
关于绕地球运转的近地卫星和同步卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解;A、根据,可知,近地卫星的环绕速度等于第一宇宙速度,故A正确;
B、根据等式:G=m
,其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度,可知,两边的质量可以约去,但绕行速度的大小是相同的,故B正确;
C、近地卫星或地球同步卫星上的物体,因“完全失重”,其运行加速度不为零,故C错误;
D、根据万有引力提供向心力,列出等式:G=m(
)2 (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D正确;
故选:ABD.
如图所示,同步卫星与地心的距离为r,运行速率为v1,向心加速度为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,则下列比值正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同,由a1=ω2r,a2=ω2R
得:=
,故A正确、B错误;
C、对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星,
由万有引力提供做匀速圆周运动所需向心力得到:=
,
=
解得:=
,故D正确,C错误;
故选:AD.
目前地球上很多通讯是靠地球同步卫星完成的.已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,地球自转周期为T,求地球同步卫星的高度.
正确答案
解:设地球质量为M,卫星质量为m,地球同步卫星到地面的高度为h,则
同步卫星所受万有引力等于向心力:G=m
在地球表面上引力等于重力:G=mg
故地球同步卫星离地面的高度h=-R
答:地球同步卫星到地面的高度为-R.
解析
解:设地球质量为M,卫星质量为m,地球同步卫星到地面的高度为h,则
同步卫星所受万有引力等于向心力:G=m
在地球表面上引力等于重力:G=mg
故地球同步卫星离地面的高度h=-R
答:地球同步卫星到地面的高度为-R.
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