- 万有引力与航天
- 共16469题
关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度v=,轨道半径越大,速度越小,
故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度,故A错误;
B、它是人造地球卫星在近地圆形轨道的最小发射速度.故B正确,C正确;
D、如果速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆,
在椭圆轨道上运动到近地点时速度需要增加,做离心运动,所以在椭圆轨道上运动到近地点时的速度大于第一宇宙速度,故D错误;
故选:BC.
我们在推导第一宇宙速度时,需要做一些假设.例如:
(1)卫星做匀速圆周运动;
(2)卫星的运转周期等于地球自转周期;
(3)卫星的轨道半径等于地球半径;
(4)卫星需要的向心力等于它在地面上的重力.
上面的四种假设正确的是( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度(又称环绕速度):是指物体紧贴地球表面作匀速圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度).所以做出的假设有两个:(1)卫星做匀速圆周运动;(2)贴近地面,即:卫星的轨道半径等于地球半径.
计算方法是:=m
,其中:M是地球的质量,R是地球的半径,得:v=
.
故(1)、(3)、(4)符合题意,(2)不符合题意,故D选项正确;
故选:D.
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,对其环绕速度下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度又叫“近地环绕速度”即物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,
第一宇宙速度的数值为7.9km/s.
根据万有引力提供向心力G=m
得v=
,当半径增大时,则线速度减小,
因此对其环绕速度等于或小于7.9km/s.故B正确,ACD错误;
故选:B.
某行星和地球均可看成质量分布均匀的球体,该行星与地球的密度之比为2:1、半径之比为2:1.已知地球的第一宇宙速度为v,则该行星的第一宇宙速度为( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得:
=m
v==
=R
该行星与地球的密度之比为2:1、半径之比为2:1,
所以该行星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比是2:1.
所以该行星的第一宇宙速度为2v,
故选:A.
已知地球质量为M,万有引力恒量为G,地球半径为R,人造卫星在高空绕地球运行的轨道半径为r,则其绕地球运行的环绕速度V=______,在地球表面附近运行的人造卫星的第一宇宙速度V1=______.
正确答案
解析
解:高空的物体受到的万有引力提供向心力,由牛顿第二定律,则有:=m
解得:环绕速度也可为:V=
第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,
根据引力等于向心力,列式得:=m
解得:v=
故答案为:,
.
关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A:第一宇宙速度,由:=m
其中:M是地球的质量,R是地球的半径,得:v=
.所以当卫星的轨道半径最小等于地球半径R时,速度是最大的.故A错误.
B:第一宇宙速度的得出是根据物体做圆周运动得出的,和轨道是椭圆的物体速度无直接关系.故B错误.
C:第一宇宙速度(又称环绕速度):是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度.故C正确.
D:第一宇宙速度(又称环绕速度):是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度,也就是轨道半径约等于地球半径时的速度.故D错误.
故选:C.
一个半径是地球a倍、质量是地球b倍的行星,它的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值为( )
正确答案
解析
解:设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:=m
,
解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=
分别代入地球和某星球的各物理量得:v地球=
v星球=
解得:故该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度比值为:
故选:A.
地球的第一宇宙速度约为8km/s,某行星的质量是地球质量的2 倍,半径是地球半径的8倍,则该行星的第一宇宙速度约为( )
正确答案
解析
解:设地球质量M,某星球质量6M,地球半径r,某星球半径1.5r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:=
解得:卫星在圆轨道上运行时的速度公式v=
分别代入地球和某星球的各物理量
得:v地球=
v星球=
解得:v星球=v地球=4km/s,故B正确,ACD错误;
故选:B.
北京时间2011年3月11日13时46分26秒,日本在西太平洋国际海域发生里氏9.0级地震,美国航天局地球物理学家理查德•格罗斯指出,因地震导致地球自转快了1.6μs(1s的百万分之一),通过理论分析(地球质量和半径均认为不变)下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、据题,地震导致地球自转快了1.6μs,地球自转的周期变小.
以赤道地面的物体来分析:由于地球自转的周期变小,在地面上的物体随地球自转所需的向心力会增大,而“向心力”等于“地球对物体的万有引力减去地面对物体的支持力”,万有引力的大小不变,所以必然是地面对物体的支持力减小.地面对物体的支持力大小等于物体受到的“重力”,所以是物体的“重力”减小了.
故A错误.
B、由上分析,重力加速度略减小,则根据v=,可知,第一宇宙速度略减小,故B正确;
C、D、对地球同步卫星而言,卫星的运行周期等于地球的自转周期.地球自转的周期T变小了,由开普勒第三定律=k可知,卫星的轨道半径R减小,卫星的高度要减小些,故C正确,
D、因第一宇宙速度略减小,所以火箭成功发射各种航天体时其最小能量略减小,故D错误.
故选:BC.
假设宇航员在某星球表面沿水平方向以初速度v0抛出一小球,测得小球的下落高度为h时,水平位移为x.已知引力常量为G,该星球的质量为M.则该星球的第一宇宙速度为( )
正确答案
解析
解:(1)设星球表面的重力加速度为g,则根据小球的平抛运动规律得:
h=gt2;
x=v0t
联立得:g=
再由 mg=G
联立以上两式解得:GM=gR2;
(2)设该星球的近地卫星质量为m0,根据重力等于向心力得:
则 m0g=m0
解得:v==
故选:A.
星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度.星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1,的关系是v2=v1.已知某星球的半径为r,它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的
,不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度( )
正确答案
解析
解:某星球的质量为M,半径为r,绕其飞行的卫星质量m,
由万有引力提供向心力得:=m
解得:v1=… ①
又因它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.
得:=m×
g…②
v2=v1… ③
由①②③解得:v2=
故选:C.
关于第一宇宙速度,下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得:G=m
,v=
可知,R越小,线速度越大,所以第一宇宙速度有三种说法:它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度,它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.故AC错误,BD正确.
故选:BD
已知某天体的第一宇宙速度为8Km/s,则高度为该天体半径的宇宙飞船运行速度为( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度v==8km/s;
而距该天体表面高度为天体半径的宇宙飞船的运行速度v′==
=4
km/s;
故选C.
宇航员在某星球上做自由落体实验,将某物体从离星球表面较低的高度h处释放,经时间t后落到星球表面(设星球半径为R).求该星球的重力加速度______和该星球的第一宇宙速度______.
正确答案
解析
解:(1)小球做自由落体运动,则有:
h=gt2
解得:g=
(2)星球上的第一宇宙速度为贴近该星飞行的卫星的运行速度,根据重力提供向心力为:
mg=m
解得:v==
=
;
故答案为:(1);(2)
.
若取地球的第一宇宙速度为8km/s,某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,则这一行星的第一宇宙速度为______.
正确答案
16km/s
解析
解:设地球质量是M,半径为R,则:行星的质量为6M,半径为1.5R
地球的第一宇宙速度:由:,得:v1=
.
行星的第一宇宙速度:v2=
所以速度之比:
因为:地球的第一宇宙速度为8km/s,所以:行星的第一宇宙速度为16km/s
故答案为:16km/s
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