- 万有引力与航天
- 共16469题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将“天链一号02星”送入太空.火箭飞行约26分钟后,西安卫星测控中心传来的数据表明,星箭分离,卫星成功进入地球同步转移轨道.“天链一号02星”是我国第二颗地球同步轨道数据中继卫星,又称跟踪和数据中继卫星,由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制.中继卫星被誉为“卫星的卫星”,是航天器太空运行的数据“中转站”,用于转发地球站对中低轨道航天器的跟踪测控信号和中继航天器发回地面的信息的地球静止通信卫星.
(1)已知地球半径R,地球表面的重力加速度g,地球自转周期T,万有引力常量为G,请你求出地球的密度和“天链一号02星”距地面的高度?
(2)某次有一个赤道地面基站发送一个无线电波信号,需要位于赤道地面基站正上方的“天链一号02星”把该信号转发到同轨道的一个航天器,如果航天器与“天链一号02 星”处于同轨道最远可通信距离的情况下,航天器接收到赤道地面基站的无线电波信号的时间 是多少?已知地球半径为R,地球同步卫星轨道半径为r,无线电波的传播速度为光速c.
正确答案
解(1)地面附近重力等于万有引力:
密度公式:
地球体积:
解得:
同步卫星受到的万有引力提供向心力,故:
卫星的高度:
h=r-R
解得:
(2)“天链一号02星”与同轨道的航天器的运行轨道都是同步卫星轨道,所以“天链一号02星”与同轨道的航天器绕地球运转的半径为r,“天链一号02星”与航天器之间的最远时的示意图如图所示.
由几何知识可知:“天链一号02星”与航天器之间的最远距离:;
无线电波从发射到被航天器接收需要分两步.首先赤道地面基站A发射的信号被中继卫星B接收,信号传输距离为r-R,则信号传输时间t1=,然后中继卫星B再把信号传递到同轨道的航天器C,信号传输距离
,则信号传输时间为t2=
=
;所以共用时:
;
答:(1)地球的密度为,“天链一号02星”距地面的高度为
;(2)航天器接收到赤道地面基站的无线电波信号的时间是
.
解析
解(1)地面附近重力等于万有引力:
密度公式:
地球体积:
解得:
同步卫星受到的万有引力提供向心力,故:
卫星的高度:
h=r-R
解得:
(2)“天链一号02星”与同轨道的航天器的运行轨道都是同步卫星轨道,所以“天链一号02星”与同轨道的航天器绕地球运转的半径为r,“天链一号02星”与航天器之间的最远时的示意图如图所示.
由几何知识可知:“天链一号02星”与航天器之间的最远距离:;
无线电波从发射到被航天器接收需要分两步.首先赤道地面基站A发射的信号被中继卫星B接收,信号传输距离为r-R,则信号传输时间t1=,然后中继卫星B再把信号传递到同轨道的航天器C,信号传输距离
,则信号传输时间为t2=
=
;所以共用时:
;
答:(1)地球的密度为,“天链一号02星”距地面的高度为
;(2)航天器接收到赤道地面基站的无线电波信号的时间是
.
火星的半径是地球半径的一半,火星的质量约为地球质量的,那么地球表面50㎏的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的______ 倍.
正确答案
解析
解:根据星球表面的万有引力等于重力得:
=mg
解得:g=,
火星的半径是地球半径的-半,火星的质量约为地球质量的,
所以火星与地球上重力加速度之比=
根据星球表面的万有引力等于重力得到:F万=mg
地球表面50Kg的物体受到地球的引力约是火星表面同等质量的物体受到火星引力的倍.
故答案为:
(2015•南宁校级模拟)已知某半径为R的质量分布均匀的天体,测得它的一个卫星的圆轨道的半径为r,卫星运行的周期为T.假设在该天体表面高度h处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体,不计阻力,则水平位移为( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得:
,
根据得天体表面的重力加速度为:g=
=
,
根据h=得:t=
,则水平位移为:x=v0t=
=
.
故选:C.
神舟八号飞船绕地球做匀速圆周运动时,飞行轨道在地球表面的投影如图所示,图中标明了飞船相继飞临赤道上空所对应的地面的经度.设神舟八号飞船绕地球飞行的轨道半径为r1,地球同步卫星飞行轨道半径为r2.则
:
等于( )
正确答案
解析
解:从图象中可以看出,飞船每转动一圈,地球自转22.5°,故飞船的周期为:T1==1.5h;
同步卫星的周期为24h;
卫星周期公式:T=2;
故;
故选C.
一宇航员为了估测一星球的质量,他在该星球的表面做自由落体实验:让小球在离地面h高处自由下落,他测出经时间t小球落地,已知万有引力常量G和该星球的半径为R,试估算该星球的质量.
正确答案
解:根据h=得,星球表面的重力加速度g=
;
根据,解得星球的质量M=
.
答:星球的质量为.
解析
解:根据h=得,星球表面的重力加速度g=
;
根据,解得星球的质量M=
.
答:星球的质量为.
若以相同的水平初速度,分别在距离地球和月球表面相同高度抛出小球,则在这两种情况下( )
正确答案
解析
解:小球做平抛运动,令初速度为v0,重力加速度为g,抛出点的高度为h,根据平抛规律有:
得小球飞行时间t=
平抛在水平方向做匀速直线运动故水平射程
小球落地时的速度
因为地球和月球表面的重力加速度g不相同,故
A、由于重力加速度不相同,故小球落地时的速度不同,故A错误;
B、由于重力加速度不相同,故小球落地时的速度大小也不相同,故B错误;
C、小球飞行的时间t=,由于重力加速度不同,故小球飞行时间不同,故C错误;
D、由于重力加速度不相同,故小球的射程亦不相同,故D正确.
故选:D.
(2015春•重庆期中)经长期观测,人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,每颗恒星的半径远小于两颗恒星之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体.如图,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某一定点O做匀速圆周运动,现测得两颗星球之间的距离为L,质量之比为m1:m2=3:2,则可知( )
正确答案
解析
解:A、双星围绕连线上的O点做匀速圆周运动,彼此间万有引力提供圆周运动向心力,可知双星做圆周运动的周期和角速度相等.故A错误.
CD、令星m1的半径为r,则星m2的半径为L-r,则有:
据万有引力提供圆周运动向心力有:
=m1rω2=m2(L-r)ω2,
即m1r=m2(L-r)
质量之比为m1:m2=3:2,
所以r=L
则星m2的半径为L,故C错误,D错误.
B、又因为v=rω可知,两星做圆周运动的线速度之比等于半径之比为2:3,故m1、m2做圆周运动的线速度之比为2:3.故B正确.
故选:B
如图所示,“神舟”飞船升空后,进入近地点为B,远地点为A的椭圆轨道I上飞行.飞行数圈后变轨.在过远地点A的圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动.飞船由椭圆轨道运行变轨到圆形轨道运行后( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第三定律=k,得:
飞船由椭圆轨道运行变轨到圆形轨道运行后R将变大,所以周期也变长.
在椭圆轨道远地点实施变轨成圆轨道是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须万有引力小于飞船所需向心力,所以应给飞船加速,增加所需的向心力.
因为飞船在远地点P点火加速,外力对飞船做功,故飞船在此过程中机械能增加.
故选C.
天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动,并测出了行星的轨道半径和运行周期.由此可推算出( )
正确答案
解析
解:行星绕恒星做圆周运动,根据万有引力提供向心力,知道轨道半径和周期,可以求出恒星的质量,行星是环绕天体,在分析时质量约去,不可能求出行星的质量.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
我国发射的某近地卫星绕地球飞行.已知该近地卫星的绕行轨道半径为R,运动周期为T,引力常量为G.求:
(1)近地卫星运行的线速度V;
(2)地球的质量M.
正确答案
解:(1)由周期公式得:
得
(2)地球给卫星的万有引力提供其圆周运动的向心力,
则:
得:
答:(1)近地卫星运行的线速度V为;
(2)地球的质量M为.
解析
解:(1)由周期公式得:
得
(2)地球给卫星的万有引力提供其圆周运动的向心力,
则:
得:
答:(1)近地卫星运行的线速度V为;
(2)地球的质量M为.
假设地球是一半径为R,质量分布均匀的球体,一矿井深度为d<R表面积很小,矿井方向沿着半径方向,已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,则下列有关物理过程正确的有( )
正确答案
解析
解:A、令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g=G,由于地球的质量为:M=ρ
πR3,所以重力加速度的表达式可写成:g=
=
πGρR.
根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,固在深度为d的井底,受到地球的万有引力即为半径等于(R-d)的球体在其表面产生的万有引力,故井底的重力加速度g′=πGρ(R-d),矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为
,A错误;
B、由A分析知靠近地心时重力加速度逐渐减小,所以从井口由静止释放一个小球,小球沿着井做加速度逐渐减小的加速运动,B错误,D正确;
C、万有引力定律公式成立的条件是两个物体可以看做质点,如果将小球放入地心,公式将不再成立,C错误;
故选:D
欧洲南方天文台分布消息称,科学家在太阳系附近发现三颗适宜生命繁衍的“超级地球”,这三颗行星都围绕着天蝎座的一颗名为“格利泽667C”的恒星运行.其中两颗“超级地球”甲和乙的公转周期分别是28天和39天,假设“超级地球”绕“格利泽667C”做匀速圆周运动,不考虑“超级地球”间的万有引力及其他星球对他们的影响,根据以上信息可以判断( )
正确答案
解析
解:A、万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
=m
=m
r=ma
等式两边m约去,无法比较甲和乙的质量大小关系,故A错误,
B、两颗“超级地球”甲和乙的公转周期分别是28天和39天,
T=2π,甲的周期小于乙的周期,故甲的轨道半径小于乙的轨道半径,
v=,所以“超级地球”甲的绕行速度大于“超级地球”乙的绕行速度,故B正确;
C、a=,甲的轨道半径小,故加速度大,故C错误;
D、“超级地球”甲和乙两次相距最近时间间隔为甲多转动一圈的时间,故:t-
t=2π
解得:t=≈99天,故D正确;
故选:BD.
木星的周围有卫星绕木星公转,已经测得卫星的公转周期为T,卫星的轨迹半径为r,已知引力常量为G.推导出用这些量表示的木星质量的计算式.
正确答案
解:根据得,木星的质量M=
.
答:木星质量的计算式为M=.
解析
解:根据得,木星的质量M=
.
答:木星质量的计算式为M=.
两颗行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运行的轨道半长轴分别为r1和r2,则它们的公转周期之比为( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第三定律:
所以
即:
故C正确、ABD错误.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析