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题型:简答题
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简答题

若已知某一星球的半径为地球半径的一半,质量为地球质量的1/8,地球表面的第一宇宙速度约为8km/s

(1)试求该星球表面的第一宇宙速度约是多少?

(2)已知一物体在地球上的重量100N,求这个物体在该星球上的重量是多少?

正确答案

解:(1)根据

得:

所以:

V=v=0.5×8=4km/s

(2)根据G=mg得:g=

因为火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的

则火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为1:2.

物体在地球上的质量为100N,则在火星上重量为50N.

答:(1)该星球表面的第一宇宙速度约是4km/s.

(2)已知一物体在地球上的重量100N,这个物体在火星上的重量是50N.

解析

解:(1)根据

得:

所以:

V=v=0.5×8=4km/s

(2)根据G=mg得:g=

因为火星的半径为地球半径的一半,火星的质量为地球质量的

则火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为1:2.

物体在地球上的质量为100N,则在火星上重量为50N.

答:(1)该星球表面的第一宇宙速度约是4km/s.

(2)已知一物体在地球上的重量100N,这个物体在火星上的重量是50N.

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题型: 单选题
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单选题

下列有关天体运动的说法中正确的是(  )

A第一宇宙速度是发射卫星必须具备的最小发射速度,也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度

B地球同步卫星必须位于地球赤道的正上方,但高度可以是任意的

C在宇宙飞船中绕地球做匀速圆周运动的宇航员处于完全失重状态,所以宇航员不受地球的吸引力,即重力为零

D原来在同一轨道上沿着同一方向绕行的人造卫星一前一后,若要后一卫星追上前一卫星,只要将后者速率增大一些即可

正确答案

A

解析

解:A、第一宇宙速度是卫星紧贴地球表面时运动的速度,

所以紧贴地球表面运动的卫星的运行速度等于其发射速度.

根据万有引力等于向心力

G=m

可得卫星运行的线速度

v=

故轨道半径越大,运行速度越小.

故第一宇宙速度是最大的运行速度.

由于卫星的轨道半径越大,卫星的机械能越大,故轨道半径越大,发射速度越大,故第一宇宙速度是最小的发射速度.

故A正确.

B、同步卫星所受万有引力完全提供向心力,且其运动周期等于地球的自转周期,

故有G

故r=

同步卫星的周期固定,所以轨道半径固定.

故B错误.

C、在宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,宇航员所受万有引力完全提供向心力,故宇航员对宇宙飞船的地板的压力为0,故宇航员处于完全失重状态,

但失重不是不受重力而是重力提供了向心加速度.

故C错误.

D、根据A的分析可知后面的卫星要想追上前面的卫星,不能加速,因为加速后所需向心力增大,卫星做离心运动.

根据B的分析可知后面的卫星加速后周期变的更大,线速度更小,和目标卫星之间的距离变的更大,更难以追上,

所以要想追上前面的卫星后面的卫星应该减速后变速到低轨道上,加速度变大,追上后前星后后星再加速才能实现追上(对接).

故D错误.

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

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6倍,半径是地球半径的1.5倍,则该行星的第一宇宙速度约为(  )

A4km/s

B8km/s

C16km/s

D32km/s

正确答案

C

解析

解:第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,

=m

v=,R为地球半径.

行星上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比:==2

所以该行星的第一宇宙速度约为16km/s.

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•徐州期末)地球表面的第一宇宙速度大小是(  )

A4.9 km/s

B7.9 km/s

C11.2 km/s

D16.7 km/s

正确答案

B

解析

解:第一宇宙速度是圆形近地轨道的环绕速度,根据重力等于向心力有:

mg=m

解得:v==m/s=7900m/s=7.9km/s;

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

关于地球的第一宇宙速度,下列说法中错误的是(  )

A它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度

B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度

C它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度

D它的大小是7.9km/s

正确答案

A

解析

解:根据G=m可得人造卫星的速度v=

即轨道半径r越大卫星运行的速度v越小.而第一宇宙速度是人造卫星贴近地球表面运行时的速度,故第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度,故A错误,B正确

卫星的轨道半径越大卫星具有的能量越大,所以发射速度越大,所以第一宇宙速度是发射人造卫星最小的速度.故C确.

根据mg=m 可知v==7.9km/s,故第一宇宙速度为7.9km/m,而11.2km/s是第二宇宙速度,故D正确.

本题选错误的,故选A

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题型: 多选题
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多选题

1970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功,开创了我国航天事业的新纪元.“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道,其近地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km,则(  )

A卫星在N点的速度小于7.9km/s

B卫星在M点的速度大于7.9km/s

C卫星在M点的加速度大于N点的加速度

D卫星在N点若再适当加速则可进入过N点的圆轨道运行

正确答案

A,C,D

解析

解:A、第一宇宙速度7.9km/s,是发射卫星的最小速度,是卫星绕地球做圆周运动的最大速度,

在N点做向心运动,则其速度应小于7.9Km/s,故A正确,

B、如果卫星在M点做圆周运动,那么速度小于7.9km/s,

现在卫星在M点做离心运动,速度可能大于7.9km/s,也有可能小于7.9km/s,故B错误;

C、根据万有引力等于向心力得:

=ma

a=

所以卫星在M点的加速度大于N点的加速度,故C正确;

D、卫星在N点做向心运动,若再适当加速则可进入过N点的圆轨道运行,故D正确;

故选:ACD.

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题型:简答题
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简答题

宇航员在某一星球表面,将一小球自距星球表面h高处,沿水平方向抛出,经过时间t小球落到星球表面,已知该星球半径为R,万有引力常数为G,h远小于R,求:

(1)该星球的质量M;

(2)该星球的第一宇宙速度v.

正确答案

解:(1)小球在星球表面做平抛运动

小球在竖直方向自由落体运动,有:h=gt2

有小球在星球表面的重力加速度为:g=

在星球表面重力与万有引力相等有:

mg=G

所以星球的质量为:M==

(2)卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力为:

G=m

得该星球的第一宇宙速度为:v==

答:(1)该星球的质量

(2)该星球的第一宇宙速度

解析

解:(1)小球在星球表面做平抛运动

小球在竖直方向自由落体运动,有:h=gt2

有小球在星球表面的重力加速度为:g=

在星球表面重力与万有引力相等有:

mg=G

所以星球的质量为:M==

(2)卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力为:

G=m

得该星球的第一宇宙速度为:v==

答:(1)该星球的质量

(2)该星球的第一宇宙速度

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题型: 单选题
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单选题

关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是(  )

A是地球卫星绕地球运行的最小速度

B是在地球上发射卫星的最小速度

C是地球同步卫星在运行时的速度

D是地球同步卫星发射时的速度

正确答案

B

解析

解:A、第一宇宙速度是人造地球卫星紧贴地球表面做圆周运动的速度.

根据:G=m

得:v=,故轨道半径越大,运行速度越小.

故第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度.故A错误,B正确.

C、D、根据G=mr,及同步卫星的轨道半径远大于地球半径.

由v=,可知,同步卫星绕地球飞行的速度小于第一宇宙速度.故CD错误.

故选:B.

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题型:填空题
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填空题

第一宇宙速度是7.9km/s,它是人造地球卫星______发射速度(选填“最大”或“最小”)

正确答案

最小

解析

解:根据万有引力提供向心力可对绕地球表面圆周运动的卫星m,

列牛顿第二定律:有G=m=mg,

解得:v==7.9km/s

第一宇宙速度是人造卫星在地球表面做圆周运动的最大运行速度,同时也是最小发射速度,

故答案为:最小.

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题型: 单选题
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单选题

1970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,由“长征一号”运载火箭一次发射成功.从那以后,我国又多次发射了很多不同用途的人造卫星,这些卫星有的绕地球做圆周运动,有的绕地球做椭圆轨道运动.对其中做圆周运动的人造卫星,运动速度的大小可能是(  )

A小于或等于7.9km/s

B大于7.9km/s而小于11.2km/s

C大于11.2km/s而小于16.7km/s

D大于16.7km/s

正确答案

A

解析

解:地球的第一宇宙速度为7.9km/s,是贴着星球表面做匀速圆周运动的线速度,

根据v= 知,该速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度.所以绕地球做圆周运动的人造卫星的速度不可能为7.9km/s,只有可能小于或等于7.9km/s,故A正确,BCD错误.

故选:A.

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题型:填空题
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填空题

已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,那么地球质量是月球质量的______倍,地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的______倍.

正确答案

96

2

解析

解:根据星球表面物体万有引力等于重力列出等式:

=mg

M=

已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,

所以地球质量是月球质量的96倍.

第一宇宙速度是近表面运行速度,根据万有引力提供向心力得:v=

根据星球表面物体万有引力等于重力列出等式:

=mg

解得:v=

已知地球半径是月球半径的4倍,地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍,

所以地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的2倍,

故答案为:96,2

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题型:简答题
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简答题

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,半径是地球的半径的1.5倍,求:

(1)该行星的第一宇宙速度.

(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比.

正确答案

解:(1)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=2v地球=16km/s

(2)在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,得

同理该星球表面的重力加速度为

所以

答:(1)该行星的第一宇宙速度为16km/s.

(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为8:3.

解析

解:(1)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=2v地球=16km/s

(2)在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,得

同理该星球表面的重力加速度为

所以

答:(1)该行星的第一宇宙速度为16km/s.

(2)该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为8:3.

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题型: 单选题
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单选题

2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器(“玉兔号”月球车)成功分离,登陆月球后玉兔号月球车将开展3个月巡视勘察.一同学设计实验来测定月球的第一宇宙速度:设想通过月球车上的装置在距离月球表面h高处平抛一个物体,抛出的初速度为vo,测量出水平射程L,已知月球的半径为R,月球的第一宇宙速度为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解;根据平抛运动的规律知:

L=v0t

h=

解得月球表面的重力加速度为:g′==

根据G=mg′=m

联立解得:v=

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

航天员乘坐宇宙飞船探测某行星,飞临该行星后绕行星圆周运动测得行星的密度为ρ.然后降落在该行星表面,在一定高度以初速度v平抛一物体,物体落在行星表面的时间为t,而航天员测得从平抛始点到落点的位移为L.已知万有引力常量为G,该行星表面没有大气,请你根据以上信息计算该行星的第一宇宙速度v1

正确答案

解:根据平抛运动,水平方向做匀速直线运动,而竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,

根据运动学公式,结合牛顿第二定律与几何关系,则有:

由万有引力等于重力,则有:

且M=ρV=

再根据该行星的第一宇宙速度v1=

以上综合,解得:v1==

答:该行星的第一宇宙速度=

解析

解:根据平抛运动,水平方向做匀速直线运动,而竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,

根据运动学公式,结合牛顿第二定律与几何关系,则有:

由万有引力等于重力,则有:

且M=ρV=

再根据该行星的第一宇宙速度v1=

以上综合,解得:v1==

答:该行星的第一宇宙速度=

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题型: 多选题
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多选题

关于地球的第一宇宙速度,下面说法中正确的是(  )

A它是人造地球卫星绕地球运行的最大运行速度

B它是在近地圆形轨道上运行的人造地球卫星的环绕速度

C它是在地面上发射人造地球卫星的最大发射速度

D它是卫星在椭圆轨道上运行时的远地点速度

正确答案

A,B

解析

解:A、人造卫星在圆轨道上运行时,运行速度为: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正确;

B、第一宇宙速度又称为环绕速度,是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动的速度,故B正确;

C、在地面附近发射飞行器,如果速度等于7.9km/s,飞行器恰好做匀速圆周运动,如果速度小于7.9km/s,就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力,做近心运动而落地,所以发射速度不能小于7.9km/s;故C错误;

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,所以7.9km/s不是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度,故D错误.

故选:AB

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