- 地球卫星
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如图所示,绕地球运行的飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,则飞船在轨道2上的( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力得
G=m
=ma=m
r=mω2r
v=,a=
,T=2π
,ω=
,
由这些关系可以看出,r越大,a、v、ω越小,而T越大,飞船从轨道1变轨至轨道2,轨道半径变大,故线速度变小,故动能变小,加速度、角速度变小,周期变大,故ABD错误,C正确.
故选:C.
我国自行建立的“北斗一号”卫星定位系统由三颗卫星组成,三颗卫星都定位在距地面约36000km的地球同步轨道上,北斗系统主要有三大功能:快速定位、短报文通信、精密授时.美国的全球卫星定位系统(简称CPS)由24颗卫星组成,这些卫星距地面的高度均约为20000km.比较这些卫星,下列说洼中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、“北斗一号”系统中的三颗卫星绕地球做圆周运动,与环绕天体的质量无关,三颗卫星的质量不一定相同.故A错误.
B、根据,解得a=
,v=
,T=
,知轨道半径越大,向心加速度、速度越小,周期越大,所以“北斗一号”卫星大于GPS卫星的周期,加速度、速度比GPS卫星小.故C正确,B、D错误.
故选C.
利用匀速圆周运动中的物理规律和万有引力定律证明:
(1)绕地球正常运行的卫星,其离地面越高,则运行速度越小;
(2)世界各国发射的各种同步卫星,距地面的高度均相同.
正确答案
解:(1)令地球半径为R,质量为M,卫星质量为m,距地面高度为h,则卫星轨道半径为R+h,则卫星运行时万有引力提供圆周运动向心力有:
可得卫星运行线速度
根据数学关系可知,卫星距地面高度h越大,则线速度v越小.
(2)令地球半径为R,同步卫星距地面高度为H,地球质量为M,同步卫星质量为m,同步卫星周期为T
则同步卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,故有:
可得H=-R
同各国发射的同步卫星中G、M、T和R均为常量,故H相同.
答:证明过程详见解题.
解析
解:(1)令地球半径为R,质量为M,卫星质量为m,距地面高度为h,则卫星轨道半径为R+h,则卫星运行时万有引力提供圆周运动向心力有:
可得卫星运行线速度
根据数学关系可知,卫星距地面高度h越大,则线速度v越小.
(2)令地球半径为R,同步卫星距地面高度为H,地球质量为M,同步卫星质量为m,同步卫星周期为T
则同步卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供,故有:
可得H=-R
同各国发射的同步卫星中G、M、T和R均为常量,故H相同.
答:证明过程详见解题.
“嫦娥二号”探测卫星,在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动,已知运行周期为T,月球的半径为R,月球质量为M,引力常量为G,则( )
正确答案
解析
解:A、万有引力提供向心力,向心加速度方向始终指向圆心,向心加速度方向时刻改变,向心加速度是变加速度,故A错误;
B、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G=m(
)2(R+h),解得:T=2π
,卫星运行周期T与卫星质量无关,故B错误;
C、月球对卫星的万有引力:F=G<G
,故C错误;
D、月球表面的物体所受重力:m′g=G,g=
,故D正确;
故选:D.
两颗卫星A、B均在地球赤道平面绕地球做同方向的匀速圆周运动,周期分别为TA、TB,已知TA<TB,则两颗卫星( )
正确答案
解析
解:A、从相距最近到第一次相距最远,所用时间为:t==
,
解得:t=,故A正确.
B、由公式v=可知,运行速度大小之比为υA:υB=
:
,故B错误.
C、由公式=k,得到半径之比rA:rB=
:
,设地球的质量为M,由公式a=
可知,向心加速度之比为aA:aB=
:
,故CD错误.
故选:A.
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