- 万有引力与航天
- 共16469题
神州六号宇宙飞船沿圆形轨道环绕地球飞行时,高地面的高度为h=365km,下列叙述中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、由向心力表达式,对飞船:,解得:
,同理可知,地面物体的向心加速度为:
,由于r>R,故a<g=9.8m/s2,故A错误.
BD、由万有引力提供向心力的周期表达式:,又:GM=gR2,解得:
=
s=5400s=90min.同步卫星的周期为24h,故神州六号飞船的高度小于同步卫星的高度,故B错误,D错误.
C、任何绕地球圆周运动的物体速度,一定小于第一宇宙速度,故C正确.
故选:C.
已知地球的质量为M,半径为R,表面的重力加速度为g,那么地球的第一宇宙速度的表达式为______和______.
正确答案
解析
解:第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度,
根据万有引力提供向心力得:=m
v= ①
根据地面附近引力等于重力得:=mg ②
由①②得:
v=
故答案为:,
科学家设想在太空设立太阳能卫星电站,先用硅太阳能电池将太阳能转化为电能,再利用微波电能装置,将电能转换成微波向地面发送.卫星电站的最佳位置是在距地面1 100km的赤道上空,此卫星电站的运行速度约为( )
正确答案
解析
解:(1)设地球质量为M,卫星质量为m,卫星在运行时,
由万有引力提供向心力:G=m
…①
设地球表面有个质量为m0的物体,则:m0g=G …②
由①②式联立,卫星的运行速度为:v= …③
而地球第一宇宙速度 v0=7.9km/s;
因此卫星电站的运行速度约7.2 km/s;故B正确,ACD错误;
故选B
下列说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、地球的第一宇宙速度是人造地球卫星的最大运行速度,也是人造地球卫星的最小发射速度.故A错误
B、地球的第三宇宙速度又叫脱离速度,指在地面附近发射物体,使之挣脱太阳引力的束缚的最小发射速度.故B正确
C、地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道即与赤道平面重合、运行周期与地球自转一周的时间相等即为一天,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:同步卫星离地面的高度h也为一定值.它们运行的角速度相同.故C正确
D、若宇宙中存在一种质量为M的球状天体,当其半径R不大于(G是引力常量,c是真空中的光速),这种天体称为黑洞.故D正确
故选BCD.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解: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,也是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故A错误,B正确;
C、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,因此同步卫星相对地面静止不动,所以同步通讯卫星必须定点在赤道上空,故C错误;
D、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,故D正确;
故选:BD.
美国宇航局发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星--“开普勒-226”,其直径约为地球的2.4倍,至今其确切质量和表面成分仍不清楚.假设该行星的密度和地球相当.根据以上信息,估算该行星的第一宇宙速度为( )
正确答案
解析
解:第一宇宙速度是行星表面的运行速度,根据万有引力提供向心力得:=
解得:v==
该行星的密度和地球相当,其直径约为地球的2.4倍.
所以该行星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2.4倍.所以该行星的第一宇宙速度等于1.9×104m/s,
故选:D.
2013年6月11日,神舟10号飞船顺利升空并进入预定轨道,标志着我国空间技术发展的又一重大跨越,已知飞船在地球上空的圆轨道上运行时离地面的高度为h,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求飞船在该圆轨道上运行时:
(1)速度V的大小和周期T.
(2)速度V与第一宇宙速度的比值.
正确答案
解:(1)根据万有引力提供向心力有:=m
根据万有引力等于重力有:=m0g
解得:v=;
因T=
解得:T=.
(2)设第一宇宙速度为v1,
有:m=mg,
解得:v1=.
则:=
.
答:(1)速度v的大小和周期T分别为;
.
(2)速度v与第一宇宙速度的比值为.
解析
解:(1)根据万有引力提供向心力有:=m
根据万有引力等于重力有:=m0g
解得:v=;
因T=
解得:T=.
(2)设第一宇宙速度为v1,
有:m=mg,
解得:v1=.
则:=
.
答:(1)速度v的大小和周期T分别为;
.
(2)速度v与第一宇宙速度的比值为.
1990年3月,紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星,其直径为32km,如该小行星的密度和地球相同,已知地球半径R=6400km,地球的第一宇宙速度为8km/s.求:该小行星第一宇宙速度?
正确答案
解:设小行星的第一宇宙速度为v2,其质量为M,地球质量为M0.则有
得:;
同理,地球的第一宇宙速度:
又:
所以:
得:m/s
答:该小行星的第一宇宙速度为20 m/s
解析
解:设小行星的第一宇宙速度为v2,其质量为M,地球质量为M0.则有
得:;
同理,地球的第一宇宙速度:
又:
所以:
得:m/s
答:该小行星的第一宇宙速度为20 m/s
我们在推导第一宇宙速度时,需要作一些假设.下列假设哪些是必要的( )
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:G=m
,
其中:M是地球的质量,R是地球的半径,得:v=.故A、B、D正确,C错误
故选:ABD.
地球的第一宇宙速度为7.9km/s,某行星的质量约为地球的16倍,半径约为地球半径的4倍,则此行星的第一宇宙速度约为______km/s.
正确答案
15.8
解析
解:根据=m
得第一宇宙速度为:v=.
因为行星的质量为地球质量的16倍,半径为地球半径的4倍,则行星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的2倍.
所以行星的第一宇宙速度为:v=7.9×2km/s=15.8km/s.
故答案为:15.8.
引力常量的单位是______,地球第一宇宙速度的大小是______km/s.
正确答案
N•m2/kg2
7.9
解析
解:(1)万有引力定律F=G公式中,质量m的单位为kg,距离r的单位为m,引力F的单位为N,由公式推导得出,G的单位为N•m2/kg2.
(2)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
mg=m
解得
v==
m/s=7900m/s=7.9km/s
故答案为:N•m2/kg2,7.9.
物体A从距离地面某高度处由静止开始下落,落地时速度刚好等于地球的第一宇宙速度.已知地球半径为R,以无穷远为零势能面,物体在距地球球心为r(r≥R)的位置处重力势能为Ep=-(其中M为地球质量,m为物体的质量),不计物体运动中所受的阻力,则物体A从距地面多高处下落?( )
正确答案
解析
解:设第一宇宙速度为v,由牛顿第二定律可得:=
故有:Ek=mv2=
物体在地球表面的重力势能为:Ep=-
故此时物体的机械能总量为:E=Ek+EP=-
所以,设物体下落高度为h,则有:-=-
故有:h=R,故A正确,BCD错误;
故选:A
某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,它离地面的高度为h,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g.不考虑地球自转的影响.
求:(1)推导地球的第一宇宙速度v1的表达式
(2)卫星的线速度大小.
正确答案
解:(1)根据题给条件由万有引力充当向心力:
得:V1=
(2)设地球质量为M,卫星质量为m,引力常量为G.
根据牛顿第二定律,得:
地球表面处物体所受万有引力近似等于重力,即解得;
答:(1)推导地球的第一宇宙速度(2)卫星的线速度大小
解析
解:(1)根据题给条件由万有引力充当向心力:
得:V1=
(2)设地球质量为M,卫星质量为m,引力常量为G.
根据牛顿第二定律,得:
地球表面处物体所受万有引力近似等于重力,即解得;
答:(1)推导地球的第一宇宙速度(2)卫星的线速度大小
某行星的质量约为地球质量的1/2,半径约为地球半径的1/6,那么在此行星上的“第一宇宙速度”与地球上的第一宇宙速度之比为( )
正确答案
解析
解:设地球质量M,某星球质量M,地球半径r,某星球半径
r
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得:
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
此行星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为:1.
故选B.
2011年中俄曾联合实施探测火星计划,由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯-土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星.由于火箭故障未能成功,若发射成功,且已知火星的质量约为地球质量的,火星的半径约为地球半径的
.下列关于火星探测器的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:ABC、火星探测器前往火星,脱离地球引力束缚,还在太阳系内,发射速度应大于第二宇宙速度、可以小于第三宇宙速度,故AB错误、C正确.
D、由G=m
得:v=
已知火星的质量约为地球质量的,火星的半径约为地球半径的
,可得火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比:
=
=
=
,故D错误.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析