- 地球卫星
- 共6113题
物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距离质量为M0的引力源中心为r0时.其引力势能Ep=-(式中G为引力常数).现有一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行,由于受高空稀薄空气的阻力作用,卫星的圆轨道半径从r1缓慢减小到r2.已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,求此过程中卫星克服空气阻力做功Wf.(用m、R、g、表示)
正确答案
解:卫星在圆轨道半径从r1上时,根据万有引力提供向心力:
得
所以.
卫星的总机械能:=
同理:卫星的圆轨道半径从r2上时,
卫星的总机械能:
卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2.在这个过程中客服空气阻力做功为Wf,等于卫星机械能的减少:=
.
答:此过程中卫星克服空气阻力做功Wf为.
解析
解:卫星在圆轨道半径从r1上时,根据万有引力提供向心力:
得
所以.
卫星的总机械能:=
同理:卫星的圆轨道半径从r2上时,
卫星的总机械能:
卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2.在这个过程中客服空气阻力做功为Wf,等于卫星机械能的减少:=
.
答:此过程中卫星克服空气阻力做功Wf为.
在地球表面发射卫星需要的最小速度是______km/s.月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的,地球的半径约为月球半径的3.6倍.若想在月球表面发射一颗月球的卫星,需要的最小速度是______.
正确答案
7.9
1.7km/s
解析
解:地球的第一宇宙速度为7.9km/s,是发射地球卫星的最小速度,所以在地球表面发射卫星需要的最小速度是7.9km/s,
卫星的最小发射速度也就是该星球的第一宇宙速度,也就是贴近星球表面飞行的卫星的速度,故在忽略星球自转的情况下万有引力等于物体的重力,当卫星贴近地球表面圆周运动运动时有:
mg=m得:v=
则=
所以想在月球表面发射一颗月球的卫星,需要的最小速度是
故答案为:7.9;1.7km/s
我国已于2011年上半年发射“天宫一号”目标飞行器,2011年下半年发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现对接.某同学依据上述信息,画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动的假想图如图所示,虚线为各自的轨道.由此假想图,可以判定( )
正确答案
解析
解:A、B、C根据万有引力提供向心力得,=
=ma
则得,T=2π,v=
,a=
故得知,天宫一号的半径大,向心加速度小,线速度小,周期大.故A正确、B、C错误.
D、神舟八号在轨道上减速,由于万有引力大于所需的向心力,神舟八号会做近心运动,离开原轨道,轨道半径减小,不会和天宫一号对接.故D错误.
故选:A.
如图所示,A是静止在赤道上的物体,随地球自转而做匀速圆周运动.B、C是同一平面内两颗人造卫星,B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星.已知第一宇宙速度为v,物体A和卫星B、C的线速度大小分别为vA、vB、vC,周期大小分别为TA、TB、TC,则下列关系正确的是( )
正确答案
解析
解:A、地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度,所以ωA=ωC,根据v=rω,C的线速度大于A的线速度.
根据v=得B的线速度大于C的线速度,但均小于第一宇宙速度;故AD错误,B正确;
C、卫星C为同步卫星,所以TA=TC,根据T=2π得C的周期大于B的周期,故C正确
故选:BC
假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动,则( )
正确答案
解析
解:A、当轨道半径变化时,万有引力变化,卫星的角速度ω=随着变化,所以,不能用公式v=rω讨论卫星的线速度变化,故A错误.
B、当轨道半径变化时,万有引力变化,向心力也变化了,故不能用公式F=m 讨论卫星的速度变化,故B错误.
C、当轨道半径变化时,万有引力变化,卫星的线速度v=随着变化,所以,不能用公式F=m
讨论卫星的向心力变化,故C错误.
D、人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍,由公式F=G 可知地球提供的向心力将减小到原来的
,故D正确.
故选:D.
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