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题型: 多选题
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多选题

我国发射的地球同步卫星的质量为m,如果地球半径为R,自转角速度为ω,表面重力加速度为g,则卫星(  )

A距地面的高度

B环绕速度

C受到地球引力为mg

D以上都不对

正确答案

A,B

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、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C错误.   

D、由上可知D错误.

故选:AB.

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题型: 单选题
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单选题

已知地球的同步卫星的轨道半径为地球半径的6.0倍,根据你知道的常识,可以估算出地球到月球的距离,这个距离最接近(  )

A地球半径的40 倍

B地球半径的60 倍

C地球半径的80 倍

D地球半径的100 倍

正确答案

B

解析

解:根据卫星的向心力由万有引力提供=mr可知:

对同步卫星有:(6R)…①

对月球有:=m(nR)…②

= …③

由①②③得:n≈60

所以选项ACD错误,B正确.

故选B

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题型:简答题
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简答题

地球同步卫星离地心的距离为r,运行速度为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=______=______

正确答案

解:因为同步卫星的周期等于地球自转的周期,所以角速度相等,根据a=rω2得:=

根据万有引力提供向心力有:G=m

解得:v=

则:=

故答案为:

解析

解:因为同步卫星的周期等于地球自转的周期,所以角速度相等,根据a=rω2得:=

根据万有引力提供向心力有:G=m

解得:v=

则:=

故答案为:

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单选题

2009年4月15日零时16分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道.这次发射的北斗导航卫星,是中国北斗卫星导航系统建设计划中的第二颗组网卫星,是地球同步静止轨道卫星.该卫星在预定轨道正常运行时,下列说法中正确的是(  )

A它一定位于赤道的上空

B它可能经过北京上空

C其周期为1个月

D它的线速度大于7900m/s

正确答案

A

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.故A正确.

B、同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道,所以北斗导航卫星不可能定点在北京上空,故B错误,

C、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,其周期为24h,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7900m/s.故D错误.

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

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,线速度为v2.地球半径为R.则下列关系式正确的是(  )

Aa1:a2=r:R

Ba1:a2=r2:R2

Cv1:v2=R:r

Dv1:v2=r2:R2

正确答案

A

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,a1:a2=r:R.故A正确,B错误.

C、根据万有引力提供向心力G=m

解得v=,则=.故C,D错误.

故选A.

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多选题

2011年6月21日,我国发射了“中星10号”地球同步通讯卫星,卫星的质量为5.22t,下列说法中正确的是(  )

A我们国家自己发射的同步通讯卫星可以定点在北京的正上方

B同步通讯卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度

C同步通讯卫星运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

D为避免同步通讯卫星在轨道上相撞,应使它们运行在不同的轨道上

正确答案

B,C

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=.当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.月球绕地球的周期大于卫星的周期,根据ω=,可知卫星的角速度小于月球绕地球的角速度.故C正确.

   D.同步通讯卫星必须在同一轨道.故D错误.

故选:BC.

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单选题

人造卫星绕地球的周期和地球的自转同步称为同步卫星.已知月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km,运行周期约为27天,地球半径约为6400km,则同步卫星距地面的高度约为(  )

A4.8×104km

B4.2×104km

C3.6×104km

D1.4×104km

正确答案

C

解析

解:令同步卫星距地面的高度为h,根据开普勒第三定律有:=

代入数据解得:h=3.6×104km,故C正确,ABD错误;

故选:C.

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多选题

同步卫星又叫通信卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星(  )

A它可以在地面上任一点的正上方,且离地心的距离可按需要选择不同值

B它可以在地面上任一点的正上方,但离地心的距离是一定的

C它只能在赤道的正上方,且线速度与角速度为定值

D它只能在赤道的正上方,且离地心的距离是一定的

正确答案

C,D

解析

解: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.所以同步卫星只能在赤道的正上方.

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,所以同步卫星离地心的距离是一定的.故CD正确,AB错误;

故选:CD.

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多选题

如图在发射地球同步卫星的过程中,卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ,然后在Q点通过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道Ⅱ,则(  )

A该卫星的发射速度必定大于11.2km/s

B卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度一定小于7.9km/s

C在轨道Ⅰ上,卫星在P点速度大于在Q点的速度

D卫星在轨道Ⅰ通过Q点的向心加速度小于在轨道Ⅱ通过Q点的向心加速度

正确答案

B,C

解析

解:A、11.2km/s是卫星脱离地球束缚的发射速度,而同步卫星仍然绕地球运动,故A错误.

B、7.9km/s即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v=可以得出同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度.故B正确.

C、在轨道Ⅰ上,由P点向Q点运动,万有引力做负功,动能减小,所以P点的速度大于Q点的速度.故C正确

D、根据万有引力提供向心力=ma,a=

所以卫星在轨道Ⅰ通过Q点的向心加速度等于在轨道Ⅱ通过Q点的向心加速度,故D错误

故选BC.

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多选题

空间站是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而又重要的场所,我国将于2020年前后建成规模较大、长期有人参与的轨道空间站.假设某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行,其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一,且运行方向与地球自转方向一致.下列说法正确的有(  )

A同步卫星的运行周期比空间站运行周期小

B空间站的运行速度大于同步卫星的运行速度

C站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动

D在空间站工作的宇航员因所受合力为零而在舱中悬浮或静止

正确答案

B,C

解析

解:根据万有引力提供向心力列出等式:

=m=m

A、T=2π,某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行,其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一,

即空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径,所以同步卫星的运行周期比空间站运行周期大,故A错误;

B、v=,空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径,所以空间站运行的速度大于同步卫星运行速度,故B正确;

C、轨道半径越大,角速度越小,同步卫星和地球自转的角速度相同,所以空间站的角速度大于地球自转的角速度,所以站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动.故C正确;

D、在“空间站”工作的宇航员处于完全失重状态,靠万有引力提供向心力,做圆周运动.故D错误.

故选:BC.

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多选题

如果地球的质量为M,半径为R,自转周期为T,地球的同步卫星的质量为m,引力常量为G.那么,有关地球的同步卫星,下列说法中正确的是(  )

A同步卫星的发射速度小于地球的第一宇宙速度,

B同步卫星距地面的髙度为-R

C同步卫星运行的向心加速度大小等于

D同步卫星的动能为

正确答案

B,C

解析

解:A、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是卫星最小的发射速度速度.所以同步卫星的发射速度大于地球的第一宇宙速度,故A错误

B、根据万有引力提供向心力

==

解得r=,所以同步卫星距地面的髙度h=r-R=-R,故B正确

C、同步卫星运行的向心加速度a==,故C正确

D、同步卫星的线速度v===,所以动能Ek=mv2=,故D错误

故选BC.

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多选题

若人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则离地球越远的卫星(  )

A速度越小

B角速度越大

C加速度越大

D周期越长

正确答案

A,D

解析

解:

A:由G=m

解得:v=,半径越大,线速度越小,离地面越远的卫星,线速度越小.故A正确;

B:由G=mrω2解得:ω=,半径越大,角速度越小,离地面越远的卫星,角速度越小,故B错误;

C:由G=ma解得:a=,半径越大,向心加速度越小,离地面越远的卫星,向心加速度越小,故C错误;

D:由G=mr 解得:T=2π,半径越大,周期越大,离地面越远的卫星,周期越大,故D正确;

故选:AD

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题型:简答题
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简答题

已知地球半径为R,地球自转角速度为ω,地球表面的重力加速度为g,则在赤道上空,一颗相对地面静止的同步通讯卫星离地面的高度为多少?(用已知量表示)

正确答案

解:卫星绕地球做匀速圆周运动,

万有引力提供向心力:

在地球表面  

由以上两式解得:

答:一颗相对地面静止的同步通讯卫星离地面的高度为:

解析

解:卫星绕地球做匀速圆周运动,

万有引力提供向心力:

在地球表面  

由以上两式解得:

答:一颗相对地面静止的同步通讯卫星离地面的高度为:

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题型: 多选题
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多选题

假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,则下列有关地球同步卫星的叙述正确的是(  )

A运行速度是第一宇宙速度的

B运行速度是第一宇宙速度的

C向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的n倍

D向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的

正确答案

B,C

解析

解:AB、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:G=m,得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A错误、B正确.

CD、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C正确,D错误.

故选:BC.

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题型:简答题
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简答题

地球半径为R,其表面的重力加速度为g,自转周期为T,万有引力常量为G,求:

(1)地球的质量.

(2)同步卫星距地面的高度和向心加速度.

正确答案

解:(1)地球表面的物体受到的重力等于万有引力,

=mg,

∴地球的质量M=

(2)地球的同步卫星的万有引力提供向心力:

=m=ma,

代入地球的质量得卫星的高度:h=-R

向心加速度a=

答:(1)地球的质量是

(2)同步卫星距地面的高度是-R

向心加速度是

解析

解:(1)地球表面的物体受到的重力等于万有引力,

=mg,

∴地球的质量M=

(2)地球的同步卫星的万有引力提供向心力:

=m=ma,

代入地球的质量得卫星的高度:h=-R

向心加速度a=

答:(1)地球的质量是

(2)同步卫星距地面的高度是-R

向心加速度是

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