- 万有引力理论的成就
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若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,则离地面越近的卫星( )
正确答案
解析
解:人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式,有:
解得
ω=
T=2
离地越近的卫星,轨道半径越小,故线速度越大,加速度越大,周期越小;
故选CD.
人造卫星由于受大气阻力作用,其轨道半径逐渐减少,线速度和周期变化情况为( )
正确答案
解析
解:人造卫星由于受大气阻力作用,在原来的轨道上的线速度会减小,万有引力大于所需的向心力,会做向心运动,轨道半径减小;
根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
F=F向
F=G
F向=m=mω2r=m(
)2r
因而
G=m
=mω2r=m(
)2r=ma
解得
v=
T==2π
由于卫星轨道半径变小,故其线速度变大、公转周期变小;
故选A.
若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,则离地面越近的卫星( )
正确答案
解析
解:A:人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r=R+h,离地面越近的h越小,则r越小.故A正确;
B、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
得:故半径越小,线速度越大,故B错误;
C:由═mω2r,得:
,故半径越小,角速度越大,故C正确;
D:由:得到:
,故半径越小,周期越小.故D正确.
故选:ACD
若地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其实际绕行速率( )
正确答案
解析
解:设地球的质量为M,卫星的质量为m,地球的半径为R,卫星的轨道为r,速率为v.地球的第一宇宙速度为
v1,
则有 G=m
,得v=
当r=R时,v=v1==7.9×103m/s
而实际中卫星的轨道r>R,则v<v1=7.9×103m/s;
故选B.
“天宫一号”目标飞行器在距地面约350km的圆轨道上运行,则飞行器( )
正确答案
解析
解:A、第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的运行速度.所以“天宫一号”的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B、地面附近加速度为9.8m/s2,350km高度重力减小,故重力加速度也减小,故B正确;
C、“天宫一号”飞行器周期约90分钟,故C错误;
D、“天宫一号”飞行器轨道高度低于同步卫星的高度,根据ω=,其角速度大于同步卫星角速度,故D错误;
故选B.
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,离地面越近的卫星( )
正确答案
解析
解:A、B、设人造卫星的质量为m,轨道半径为r,线速度为v,公转周期为T,地球质量为M,由于人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,故
G=m
解得
v=
即轨道半径越大,线速度越小,故A正确,B错误;
C、D、根据周期的定义,有
T==2π
离地面越近的卫星,半径越小,周期越小,故C错误,D正确;
故选AD.
2005年10月12日9时“神舟六号”载人飞船发射升空,进入预定轨道后绕地球自西向东作匀速圆周运动,每90min转一圈.航天员费俊龙、聂海胜在轨道舱作了许多科学实验,10月17日凌晨4时33分返回舱成功着陆.着地前1.5m返回舱底座发动机开始向下喷气,返回舱垂直着地,“神舟六号”航天实验圆满完成.关于“神舟六号”下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、每90min转一圈,24h内转动16圈,故看到16次日出,故A正确;
B、根据公式T=2,轨道半径越大,周期越长,同步卫星周期24h,大于飞船周期,故同步卫星轨道半径大,高度大,故B正确;
C、根据公式v=,轨道半径越大,速度越小;第一宇宙速度是近地圆轨道上的环绕速度,故载人飞船绕地球作匀速圆周运动的速度略小于第一宇宙速度7.9km/s,故C正确;
D、着地前1.5m返回舱底座发动机开始向下喷气,减速下降,加速度向上,超重,故D错误;
故选ABC.
2011年4月10日我国成功发射了北斗导航系统的第8颗卫星,该卫星绕地球做圆周运动的周期约为12小时,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:解:A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
F=F向F=G
F向=m=mω2r=m(
)2r
因而
G=m
=mω2r=m(
)2r=ma
解得
v= ①
T==2π
②
a= ③
同步卫星与地球自转同步,公转周期为24h,故A错误;
B、同步卫星,万有引力提供向心力,与地球自转同步,故轨道平面与赤道平面重合,根据②式,各个同步卫星的轨道半径相等,故只有一条同步轨道,B错误;
C、地球表面重力加速度公式
g= ④
根据②④式,近地卫星的公转周期为
T=2π=2π
=1024s=84min=1.4h
由于该卫星的公转周期为12h,大于近地卫星的公转周期,根据②式可得该卫星的高度比近地卫星高,故C正确;
D、万有引力提供向心力,故
F向=G,即向心力距离的二次方成反比,故D错误;
故选C.
2010年1月17日零时12分,我国第三颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭发射升空,这一颗卫星为静止轨道卫星.此前,已成功发射了两颗,该系统在2008年南方冰冻灾害救援、四川汶川地震抗震救灾和北京奥运会中发挥了重要作用.若“北斗”系统中两颗卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A.B两位置(如图所示).若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.则以下判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由=m
和G
=mg,联立得到v=
,故A错误;
B、根据 由=ma和G
=mg,联立得到:a=
,故B正确;
C、若卫星1向后喷气,则其速度会增大,卫星1将做离心运动,所以卫星1不可能追上卫星2.故C错误;
D、由=mr(
)2和G
=mg联立解得,T=2π
=2π
,故卫星1由位置A运动到位置B所需的时间为:t=
=
,故D正确.
故选BD.
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球半径为R,地面重力加速度为g,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
F=F向
F=G
F向=m=mω2r=m(
)2r
因而
G=m
=mω2r=m(
)2r=ma
解得
v= ①
T==2π
②
a= ③
同时根据地球表面重力等于万有引力,有
mg= ④
由②④两式得到人造卫星的周期为
T=2π
故当r=R时,周期最小,为2π,故A正确;
B、由①④两式得到人造卫星的线速度为
v=
故当高度为R时,r=2R,有v=,故B正确;
C、由③④两式得到人造卫星的加速度为
a=
故当高度为R时,r=2R,有a=,故C正确;
D、由①式,同步卫星的轨道半径大,速度小,但发射到同步轨道需要克服地球引力做较多的功,故D错误;
故选ABC.
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