- 万有引力与航天
- 共16469题
埃首次对媒体透露了在火星建立社区的“火星移民”计划.假设火星移民通过一代又一代坚韧不拔的努力,不仅完成了“立足”火星的基本任务,而且还掌握了探测太空的完整技术.已知火星半径是地球半径的,火星质量是地球质量的
,在地球上发射人造地球卫星时的最小发射速度为v,则火星人在火星上发射人造火星卫星时的最小发射速度为( )
正确答案
解析
解:设地球质量为M,半径为R,则:
,
,
解得:,
故B正确.
故选:B.
地球的质量是火星质量的 p 倍,地球的半径是火星半径的 q 倍,在火星表面发射一颗绕火星做圆周运动的卫星,其发射速度至少是地球第一宇宙速度的几倍( )
正确答案
解析
解:在天体表面附近重力约等于万有引力,mg=,第一宇宙速度v=
=
,所以发射速度至少是地球第一宇宙速度的
倍,D正确.
故选D
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、B、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错误,B正确;
C、第一宇宙速度是地球近地卫星的运行速度v1=,同步卫星的轨道半径比较大,根据v=
,则同步卫星的速度比较小,故C错误;
D、根据第一宇宙速度公式度v1=,不同的行星质量M和半径R不同,故第一宇宙速度不同,故D正确.
故选:BD.
关于地球的第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:由万有引力提供向心力G=m
,得:
,所以第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度,是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.故AD错误,BC正确.
故选:BC
某行星的质量是地球的6倍、半径是地球的1.5倍,地球的第一宇宙速度约为8km/s,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,某行星质量6M,地球半径r,某行星半径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
故选:B.
已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.试推导第一宇宙速度v的表达式.
正确答案
解:设卫星的质量为m,地球的质量为M,在地球表面附近
G=mg
卫星受到的万有引力提供其圆周运动的向心力
G=m
联立,解得:v=
故:第一宇宙速度v的表达式为
解析
解:设卫星的质量为m,地球的质量为M,在地球表面附近
G=mg
卫星受到的万有引力提供其圆周运动的向心力
G=m
联立,解得:v=
故:第一宇宙速度v的表达式为
宇航员在某星球表面完成下面实验:如图所示,在半径为r的竖直光滑圆弧轨道内部,有一质量为m的小球(可视为质点),在最低点给小球某一水平初速度,使小球在竖直面内做圆周运动,测得轨道在最高点和最低点时所受压力大小分别为F1、F2;已知该星球的半径为R,引力常量G,则该星球的第一宇宙速度是( )
正确答案
解析
解:由题意根据合力提供向心力:
在最低点:F2-mg=m
在最高点:F1+mg=m
根据机械能守恒得:mv02=
mv2+mg•2r
解得:g=
用v1表示该星球的第一宇宙速度,有:
mg=m
得:v1==
,故B正确,ACD错误;
故选:B.
金星的半径是地球的0.8倍,质量是地球的0.4倍,金星表面的自由落地加速度是地球的几倍?金星的第一宇宙速度是地球的几倍?( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力即=m
解得:v=
金星的半径是地球的0.8倍,质量为地球的0.4倍,
得:=
忽略星球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式:
mg=
解得:g=
金星的半径是地球的0.8倍,质量为地球的0.4倍,
所以=
;
故选:B.
已知地球的第一宇宙速度大约是8km/s,如果一颗人在卫星的高度h=R地,它的环绕速度是( )
正确答案
解析
解:设地球的半径为R,地球的质量为M,卫星的质量为m.由题知,该卫星的轨道半径为r=2R.
人造地球卫星靠近地面运行时,则有:=
①
在离地面的高度等于地球半径处运行时,有:②
由②:①得,v2=v1km/s=4
km/s.
故选:D.
一物体从某一行星(星球表面不存在空气)表面竖直向上抛出.从抛出时开始计时,得到如图所示的S-t图象,则该物体抛出后上升的最大高度为______m,该行星表面重力加速度大小为______m/s2,若该星球的半径为6000km,则该星球的第一宇宙速度为______.
正确答案
12
1.5
3km/s
解析
解:由s--t图象可得上升最大高度为12m;
竖直上抛可看做反方向的自由落体运动,故由h=at2可得该行星表面重力加速度大小为:a=
=
s2=1.5m/s2
由星球的第一宇宙速度v1==
故答案为:12;1.5;3km/s
2008年9月25日21时10分“神舟七号”载人飞船发射升空,进人预定轨道绕地球自西向东作匀速圆周运动,运行轨道距地面343Km.绕行过程中,宇航员进行了一系列科学实验,实现了我国宇宙航行的首次太空行走.在返回过程中,9月28日17时30分返回舱主降落伞打开,17时38分安全着陆.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、飞船做圆周运动所需要的向心力由万有引力提供,万有引力指向地心,故飞船做圆周运动的圆心与地心重合,故A正确.
B、根据万有引力提供向心力得:=
,得运行周期为:T=2π
,可知周期越大,轨道半径越大,因为地球同步卫星的周期为24小时,而“神七”载人飞船的周期为90分钟,所以飞船的圆轨道高度小于同步卫星的轨道高度,故B正确.
C、根据万有引力提供向心力为:=
,得:v=
,所以运行的高度越高,速度越小,当轨道半径最小等于地球半径时,速度最大等于第一宇宙速度7.9km/s,故C错误.
D、在返回舱降落伞打开后至着地,向下减速运动,加速度向上,处于超重状态,故D错误;
故选:AB.
人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,称为第一宇宙速度.第一宇宙速度大小是( )
正确答案
解析
解:已知第一宇宙速度的公式是v1=①
根据万有引力等于重力得:mg=②
由①②得:
v1=(米/秒),
将g=9.8米/秒,R=6.4×106米代入速度公式
即V1=7.9km/s.
故选B.
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: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(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B正确.
C: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C错误.
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B
根据所学的知识,推导第一宇宙速度的两个表达式.
正确答案
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
解得:v=①
根据地面附近引力等于重力得:=mg ②
由①②得:
v=
答:地球第一宇宙速度的两个表达式分别为,
.
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
解得:v=①
根据地面附近引力等于重力得:=mg ②
由①②得:
v=
答:地球第一宇宙速度的两个表达式分别为,
.
关于地球的第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
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,如果是椭圆轨道,则在近地点的速度会大于第一宇宙速度;
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,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A错误,BCD正确.
故选:BCD.
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