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题型:简答题
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简答题

已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,现有一质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,求:

(1)地球的质量M

(2)卫星在轨道上做匀速圆周运动的周期.

正确答案

解:(1)在地球表面附近,重力等于万有引力

解得地球的质量为M=

(2)对卫星,根据万有引力提供向心力有:

代入地球的质量,得

答:(1)地球的质量M为

(2)卫星在轨道上做匀速圆周运动的周期为

解析

解:(1)在地球表面附近,重力等于万有引力

解得地球的质量为M=

(2)对卫星,根据万有引力提供向心力有:

代入地球的质量,得

答:(1)地球的质量M为

(2)卫星在轨道上做匀速圆周运动的周期为

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题型: 多选题
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多选题

设地球的半径为R0,质量为m的卫星在距地面R0高处做匀速圆周运动,地面的重力加速度为g0,则以下说法错误的是(  )

A卫星的线速度为

B卫星的角速度为

C卫星的加速度为

D卫星的周期2π

正确答案

A,C

解析

解:A、研究卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:

解得:v=   其中r=2R0     ①

忽略地球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式:

解得:GM=gR02    ②

由①②得:卫星的速度大小v==,故A错误.

B、卫星的角速度ω==,故B正确.

C、根据圆周运动知识得:a==,故C错误.

D、卫星的周期T==,故D正确.

本题选择不正确的.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动,其中b、c在地球的同步轨道上,a距离地球表面的高度为R,此时a、b恰好相距最近.已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为ω.万有引力常量为G,则(  )

A发射卫星b时速度要大于11.2km/s

B卫星a的机械能小于卫星b的机械能

C卫星a和b下一次相距最近还需经过

D若要卫星c与b实现对接,可让卫星c加速

正确答案

B

解析

解:A、卫星b绕地球做匀速圆周运动,7.9km/s是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度,11.2km/s是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.所以发射卫星b时速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,故A错误;

B、卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功,卫星a、b质量相同,所以卫星b的机械能大于卫星a的机械能.故B正确;

C、b、c在地球的同步轨道上,所以卫星b、c和地球具有相同的周期和角速度.

由万有引力提供向心力,即 =mω2r

ω=,a距离地球表面的高度为R,所以卫星a的角速度ωa=此时a、b恰好相距最近,到卫星a和b下一次相距最近,

(ωa-ω)t=2π

t=,故C错误;

D、让卫星c加速,所需的向心力增大,由于万有引力小于所需的向心力,卫星c会做离心运动,离开原轨道,所以不能与b实现对接,故D错误;

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动,旋转方向相同.A卫星的周期为T1,B卫星的周期为T2,在某一时刻两卫星相距最近,则(引力常量为G)(  )

A两卫星经过时间t=T1+T2再次相距最近

B两颗卫星的轨道半径之比T22:T12

C若己知两颗卫星相距最近时的距离,可求出地球的质量

D若己知两颗卫星相距最近时的距离,可求出地球表面的重力加速度

正确答案

C

解析

解:A、两行星相距最近时,两行星应该在同一半径方向上,

A多转动一圈时,第二次追上,转动的角度相差2π,即:t-t=2π,

解得:t=.故A错误;

B、根据万有引力提供向心力得:

=mr

A卫星的周期为T1,B卫星的周期为T2,所以,故B错误;

C、若己知两颗卫星相距最近时的距离,结合两颗卫星的轨道半径之比可以求得两颗卫星的轨道半径,根据万有引力提供向心力得:

=mr,所以可求出地球的质量,故C正确

D、不知道地球的半径,所以不可求出地球表面的重力加速度,故D错误;

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

设两人造地球卫星的质量比为1:2,到地球球心的距离比为1:3,则它们的(  )

A周期比为3:1

B线速度比为:1

C向心加速度比为1:9

D向心力之比为1:18

正确答案

B,C

解析

解:人造地球卫星绕地球运行时,由万有引力提供向心力,则得:F=G=mr=m=ma

则得 T=,v=,a=

由题意:r1:r2=1:3

由上式得:周期之比T1:T2=1:3;线速度比为v1:v2=:1;向心加速度比为a1:a2=1:9;向心力之比为 F1:F2=9:2

故选:BC.

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