- 万有引力与航天
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关于同步卫星,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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.同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道,故A正确.
B、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,其周期为24h,根据v=,可知,所有地球同步通讯卫星到地心的距离都相同,故B正确,
C、根据G=m
可知,卫星的质量m在等式两边约去了,同步卫星的质量可以不等,故C错误.
D、根据万有引力提供向心力,列出等式:G=m
得:v=
.
7900m/s是第一宇宙速度,也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7900m/s.故D正确.
本题选择错误的,故选:C.
同步卫星离地心距离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,线速度为V2,第一宇宙速度为V3,以第一宇宙速度运行的卫星向星加速度为a3,地球半径为R,则( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等,根据a=rω2得:=
.故A正确,
B、根据万有引力提供向心力G=ma,得:
=
,则有a3>a1,由
=
,则有:a1>a2,故B正确;
C、同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等,由v=ωr得:=
.故C错误;
D、根据万有引力提供向心力G=m
得:
=
,V3>V1;因相同的角速度,半径越大,线速度越大,则V1>V2,则故D正确;
故选:ABD.
地球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,已知地球质量为M,地球半径为R,引力常量为G,则下列关系式正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、地球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由G=ma知M=
,故A正确;
B、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,向心力不同,故a1r2≠a2R2,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G=m
知v=解得:v
=v
,故C错误;
D、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v2,二者轨道不同,故不满足a=,故D错误;
故选:A.
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.同步卫星的轨道是一定的(赤道的上方),故A错误.
B.卫星在轨道上的向心加速度近似等于轨道上的重力加速度,根据G=mg,得:g=
.r越大,g越小,可知卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度.故B正确.
C.地球第一宇宙速度是卫星靠近地球表面做匀速圆周运动的速度,根据G=m
,得:v=
,r越大,v越小,可知卫星的线速度小于第一宇宙速度.故C错误.
D.地球同步卫星与地球同步,则周期相同,根据G=m
,可知,轨道半径的大小都相等.故D正确.
故选:BD.
关于地球同步卫下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解;A、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,同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道,且高度也是确定的,根据G,解得:h=36000km.故A正确.
B、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,其周期为24h,故B正确,
C、根据万有引力提供向心力做匀速圆周运动,故C错误.
D、根据万有引力提供向心力,列出等式:=m
得:v=.
7900m/s是第一宇宙速度,也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7.9km/s.故D正确.
本题选择错误的,故选:C.
已知地球的质量为M,半径为R,自转周期为T,地球表面处的重力加速度为g.地球同步卫星的质量为m,离地面的高度为h.利用上述物理量,可推算出地球同步卫星的环绕速度表达式为( )
正确答案
解析
解:
A、同步卫星的轨道半径为r=R+h,其运动周期等于地球自转的周期T,则线速度v=,故A错误;
B、根据牛顿第二定律得:解得;v=
,而
=ω
,故BC错误;
D、因为g=,v=
,所以v=
,故D正确;
故选D
关于同步卫星(它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: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,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,所以它运行的轨道高度和速率是确定的值.故B正确.
C、卫星的速度公式v=可知同步卫星的速度小于近地卫星的环绕速度,即小于第一宇宙速度7.9km/s,故C错误;
D、根据mω2r=ma可知,放在地面(赤道上)上的物体轨道半径小,向加速度小,故D错误.
故选:B.
关于地球的同步卫星,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,=
解得:r=,同步卫星的周期与地球自转周期相同,所以同步卫星离地面的高度一定,同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道,故A正确;
B、同步卫星相对地面静止,但是匀速圆周运动,存在加速度,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.
所以地球同步卫星运行的线速度小于第一宇宙速度,故C错误;
D、同步卫星与赤道上的物体具有相同的周期和角速度,根据公式a=ω2r得同步卫星的向心加速度比静止在赤道上物体的向心加速度大,故D错误;
故选:A.
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、根据v= 可知,乙的运行速度大于甲的运行速度,故B错误;
C、甲为地球同步卫星,高度是固定的,故C错误
D、甲为地球同步卫星,在赤道的正上方,故D错误;
故选:A.
我国数据中继卫星定点在东经77°赤道上空的同步轨道上.对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T、ω相同,因此其相对地面静止,由万有引力提供向心力得:
=m(R+h)ω2得:h=
-R,
因G、M、ω、R均为定值,因此h一定为定值,故B正确;
C、因同步卫星周期T同=24小时,月球绕地球转动周期T月=27天,即T同<T月,由公式ω=得ω同>ω月,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:=
,因轨道半径不同,故其向心加速度不同,故D错误.
故选BC.
地球同步卫星到地心的距离r可用质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为r=______.
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力,列出等式:
=m
r,
r=
故答案为:
均匀分布在地球赤道平面上空的三颗同步通信卫星能够实现除地球南北两极等少数地区外的“全球通信”.已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转周期为T,同步卫星所在位置处的重力加速度为g′.下面列出的是关于卫星中任意两颗卫星间距离s的表达式,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得:
=m
r,r为轨道半径
r=
根据地球表面处万有引力等于重力得:
=mg,得:GM=gR2
根据题意画出俯视三颗同步通信卫星的几何位置图象:
根据几何关系得:L=r=
.
根据同步卫星处万有引力等于重力得:
=mg′,r=
由于GM=gR2
r=R
所以L=r=
R
故选BC.
如图所示,某探月卫星在月球同步轨道上运行,此时其动能Ek1,周期T1;控制它进行变轨,最终进入贴近月球表面的圆轨道做匀速圆周运动,此时其动能为Ek2,圆周T2;则
为( )
正确答案
解析
解:卫星绕地球做匀速圆周运动,设卫星质量为m,轨道半径为r1,运动线速度为v1,
因为动能为:Ek1=
所以向心力为:=
=
同理,=
故=
故选:C
已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T,试求地球同步卫星的轨道半径为______,向心加速度大小为______.
正确答案
解析
解:设卫星离地面高度为h,
根据牛顿第二定律,则有=ma
又mg=G
因a=ω2r=(R+h)
由以上三式解得
r=;
a=
故答案为:,
.
A是地球赤道上的物体,B是贴近地球表面做匀速圆周运动的人造卫星,C是地球同步卫星.已知地球的自转周期为T0,地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据向心加速度an=,因此物体A随地球自转的向心加速度不为g,故A错误;
B、根据mω2R=G,即ω=
,而不是ω=
,因T0是自转周期,故B错误;
C、根据万有引力提供向心力,则有:=m
2(R+h),解得:h=
-R,故C正确;
D、在A、B、C三个物体中,由同步可知,C的速度大于A的速度,而B的速度大于C,则B的速度最大,但由于质量的不知,所以物体B的动能不一定最大,故D错误;
故选:C.
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