- 万有引力理论的成就
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关于卫星的说法中正确的是( )
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
由①式可知,卫星在近地轨道线速度是圆轨道速度的最大值,等于第一宇宙速度,为7.9km/s,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,故B错误;
C、地球表面重力加速度公式
g= ④
由①④两式得到
v=
当r=2R时,有v=,故C正确;
D、在地面发射卫星的速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s时,卫星沿椭圆轨道运动,故D正确;
故选CD.
我国发射的“天宫一号”和“神州八号”在对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神州八号”的运行轨道高度为343km.它们的运行轨道均视为圆周,则( )
正确答案
解析
解:A:天宫一号和“神州八号”绕地球做匀速圆周运动,靠万有引力提供向心力:,即
,故轨道高度越小,线速度越大.故A错误;
B:万有引力提供向心力:,故轨道高度越小,周期越小.故B正确;
C:万有引力提供向心,故轨道高度越小,角速度越大.故C错误;
D:万有引力提供向心力,故轨道高度越小,加速度越大.故D错误
故选B
9.11恐怖事件发生后,美国为了找到本•拉登的藏身地点,使用了先进的侦察卫星.据报道:美国将多颗最先进的KH-11、KH-12“锁眼”系列照相侦察卫星调集到中亚地区上空.“锁眼”系列照相侦察卫星绕地球沿椭圆轨道运动,近地点265千米(指卫星距地面最近距离),远地点650千米(指卫星距地面最远距离),质量为13.6吨~18.2吨. 这些照相侦察卫星上装有先进的CCD数字照相机,能够分辨出地面上0.1米大小的目标,并自动地将照片传给地面接收站及指挥中心.
由开普勒定律知道:如果卫星绕地球做圆周运动的圆轨道半径跟椭圆轨道的半长轴相等,那么,卫星沿圆轨道运动的周期跟卫星沿椭圆轨道运动的周期相同.
请你由上述数据:(1)判断卫星在近地点和远地点运动的速度哪个大?并简要说明理由.
(2)估算这些“锁眼”系列照相侦察卫星绕地球运动的周期.要求一位有效数字.(地球的半径为R=6400千米,取g=10m/s2)
正确答案
解:(1)近地点的速度大.
根据机械能守恒原理近地点的重力势能相对远地点小,动能大而质量不变故速度大.
(2)卫星绕地球作匀速圆周运动,
半径:km
又:
联解可得: s
答:(1)近地点的速度大.(2)侦察卫星绕地球运动的周期6×103s
解析
解:(1)近地点的速度大.
根据机械能守恒原理近地点的重力势能相对远地点小,动能大而质量不变故速度大.
(2)卫星绕地球作匀速圆周运动,
半径:km
又:
联解可得: s
答:(1)近地点的速度大.(2)侦察卫星绕地球运动的周期6×103s
(2016春•河南校级月考)如图所示,A为置于地球赤道上的物体,B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星,C为绕地球做圆周运动的卫星,P为B、C两卫星轨道的交点.已知A、B、C绕地心运动的周期相同.相对于地心,下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、物体A和卫星C的周期相等,则角速度相等,根据v=rω知,半径越大,线速度越大.所以卫星C的运行速度大于物体A的速度.故A正确,
B、物体A静止于地球赤道上随地球一起自转,卫星C为绕地球做圆周运动,它们绕地心运动的周期相同,根据向心加速度的公式a=()2r,卫星C的加速度较大,故B错误.
C、A、B、C绕地心运动的周期相同,根据开普勒第三定律得卫星B运动轨迹的半长轴与卫星C运动轨迹的半径相等.故C正确.
D、根据a=知,两卫星距离地心的距离相等,则加速度相等.故D正确.
本题选择错误的,故选:B.
质量为m的人造地球卫星在圆轨道上运动,与地面的距离等于地球半径R,地球质量为M,求:
(1)卫星运动速度大小的表达式?
(2)卫星运动的周期是多少?
正确答案
解:(1)由万有引力定律:
解得:v=
(2)万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力,则
T=4πR
答:(1)卫星运动速度大小的表达式为;
(2)卫星运动的周期是4πR.
解析
解:(1)由万有引力定律:
解得:v=
(2)万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力,则
T=4πR
答:(1)卫星运动速度大小的表达式为;
(2)卫星运动的周期是4πR.
假设将来人类登上了火星,考察完毕后,乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时,经历了如图所示的变轨过程,则有关这艘飞船的下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、飞船在轨道Ⅰ上经过P点时,要点火加速,使其速度增大做离心运动,从而转移到轨道Ⅱ上运动.所以飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于轨道Ⅱ上运动的机械能.故A错误.
B、根据开普勒第二定律可知,飞船在轨道Ⅱ上运动时,在P点速度大于在Q点的速度.故B正确.
C、飞船在轨道Ⅲ上运动到P点时与飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时受到的万有引力大小相等,根据牛顿第二定律可知加速度必定相等.故C正确.
D、根据G=m
,得周期公式T=2π
,虽然r相等,但是由于地球和火星的质量不等,所以周期T不相等.故D错误.
故选BC.
2012年2月25日,我国成功地将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定轨道一地球静止轨道,使之成为地球同步卫星.关于该卫星,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解;A、由万有引力提供向心力可得,T=,故T与r是一一对应关系,故同步卫星轨道离地高度为一确定值,故A错误
B、7.9km/s为贴地运行卫星的速度,同步卫星轨道半径较大,运行速度要小,故B错误
C、同步卫星周期与地球自转周期相同,静止在地球赤道上物体的周期,故角速度相同,C错误
D、由an=rω2,同步卫星的角速度与地面上静止物体的角速度相同,但由于其轨道半径较大,故向心加速度较大,D正确
故选D
2009年2月11日,美国铱卫星公司的“铱33”通信卫星和俄罗斯的“宇宙2251”军用通信卫星在西伯利亚上空约790km处发生相撞.据报道,美俄卫星相撞时,双方的运行速度达到25000km/h.关于这两颗卫星的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据题中数据,卫星的高度为790km,速度为25000km/h=6.9km/s,这是两个靠近地球的卫星,不可能是同步卫星,同步卫星的轨道高度为36000km.故A错误.
B、万有引力大小计算公式,由于不知道两颗卫星的质量,无法计算受到的万有引力大小.故B错误.
C、根据公式,两颗卫星相撞前处于同一轨道高度,所以加速度相同.故C正确.
D、两颗卫星的速度为速度为25000km/h=6.9km/s<7.9km/s,即小于第一宇宙速度.故D错误.
故选C.
2010年10月1日我国成功发射了探月卫星“嫦娥二号”,“嫦娥二号”卫星在距月球表面100km的圆形轨道上绕月运行,较“嫦娥一号”距月球表面200km的圆形轨道要低,这有利于对重点地区做出精细测绘.比较两颗卫星在上述各自轨道上运行的情况,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:对于月球的卫星,万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、月球质量为M,有
F=F向F=G
F向=m=mω2r=m(
)2r
因而
G=m
=mω2r=m(
)2r=ma
解得
v=
ω=
T==2π
a=
由于探月卫星“嫦娥二号”的轨道半径较小,故其线速度大、角速度大、公转周期小、加速度大;
故选D.
地球同步通信卫星和月球都看做绕地球做匀速圆周运动,其圆周运动的向心力分别为F1、F2; 圆周运动速率分别为v1、v2; 向心加速度分别为a1、a2,则( )
正确答案
解析
解:A、对于地球卫星,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
F向=
v=
ω=
T==2π
a=
根据F=G,由于月球是天体,质量远大于同步卫星质量,半径相差没有这么明显,故F1<F2,故A正确;
B、由于同步卫星的公转周期小于月球的公转周期,根据T=2π,可知同步卫星的轨道半径小于月球的轨道半径,即
r1<r2
根据v=,v1>v2,故B错误;
C、根据a=,a1>a2,故B错误;
D、根据v=,v1>v2>
=7.9km/s,故D正确;
故选AD.
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