- 曲线运动、万有引力
- 共1187题
3.中国月球探测工程首席科学家欧阳自远在第22届国际天文馆学会大会上透露,我国即将开展深空探测,计划在2020年实现火星的着陆巡视。已知火星公转周期约为687天,自转周期为24小时39分22.6689秒;火星质量为M,半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是:( )
正确答案
解析
根据万有引力提供向心力知识可知,
因此最大环绕速度为
,所以AB都错。
带入可知
,根据开普勒第三定律,火星公转周期比地球大,说明火星离太阳遥远,由
所以火星线速度要小,D错。
考查方向
解题思路
发生卫星属于不在轨问题,而运行好的卫星属于匀速圆周运动
易错点
区分卫星的在轨问题和不在轨问题
知识点
3.A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动,A卫星运行的周期为T1,轨道半径为r1;B卫 星运行的周期为T2,且T1> T2。下列说法正确的是
正确答案
解析
A、根据开普勒第三定律可得 =
,则得B卫星的轨道半径为
.故A错误.
B、因T1>T2.由上分析知,r1>r2,根据将卫星从低轨道进入高轨道,火箭要点火加速做功,但由于A与B的质量都未知,故无法判定谁的机械能更大.故B错误.
C、A、B卫星在轨道上运行时由万有引力提供向心力,处于完全失重状态,但仍受万有引力的作用.故C错误.
D、设从两卫星相距最近到再次相距最近经历时间为t.则有 ,得 t=
.故D正确.
考查方向
解题思路
根据开普勒第三定律求B卫星的轨道半径.由卫星从第轨道进入高轨道需要加速度,由于不知道各自的质量.故不能研究机械能的大小.当卫星转过的圈数相差一圈时两卫星再次最近.由此列式分析.
易错点
区分出卫星是在轨的问题,满足圆周运动知识,而地球上的物体不仅仅只有万有引力,还有支持力。
知识点
7.两颗互不影响的行星P1、P2,其周围空间某位置的引力加速度a与该位置到行星中心距离r平方的倒数的关系图像如图所示。现P1、P2各有一颗近地卫星S1、S2绕其做匀速圆周运动,卫星S1、S2的引力加速度大小均为a0(忽略行星的自转)。则下列说法正确的是()
正确答案
解析
AB、根据牛顿第二定律得:G=ma,
则得行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度为:a=,由此不能判断近地卫星S1、S2的质量大小.由数学知识知,a﹣
图象的斜率等于GM,斜率越大,GM越大,M越大,所以P1的质量比P2的大,故A错误.B正确.
C、设第一宇宙速度为v.则 a0=,得 v=
.由图看出,P1的半径比P2的半径大,a0相等,可知P1的第一宇宙速度比P2的大,故C正确.
D、行星的平均密度 ρ==
=
,P1的半径比P2的半径大,a0相等,则P1的平均密度比P2的小,故D错误.
考查方向
解题思路
根据牛顿第二定律得出行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a与r的表达式,结合a﹣的正比关系函数图象得出P1、P2的质量关系,根据密度和第一宇宙速度的表达式分析求解.
易错点
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路,知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系,并会用这些关系式进行正确的分析和计算
知识点
5. 由于万有引力作用而相互绕行的两个天体组成的系统中,在它们的轨道平面上存在一些特殊点,当飞行器在这些点上时就能与这两个天体的相对位置保持不变一起运动, 这些点叫做这两个天体系统的拉格朗日点.“嫦娥二号”受控进入距离地球约150万公里远的地月拉格朗日点的环绕轨道. 若将月球和“嫦娥二号”轨道视作如图所示的圆形, 地球和月球间距离约为38万公里, 则下列说法正确的是
正确答案
解析
由于月球,和嫦娥二号是同步转动,因此角速度相同,转动周期一样,A错。嫦娥二号受到月球,地球的万有引力,所以B错;根据可知,线速度之比等于半径之比,所以C正确。根据a=rω2可知,向心加速度之比也等于半径之比,所以D错。
考查方向
解题思路
飞行器与地球同步绕太阳运动,角速度相等,飞行器靠太阳和地球引力的合力提供向心力,根据,a=rω2比较线速度和向心加速度的大小
易错点
在解题时要注意分析向心力的来源及题目中隐含的条件
知识点
3.如图所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
根据开普勒第三定律,可知轨道半径越大,飞行器的周期越长.故A正确;张角越大,说明轨道半径越小,根据卫星的速度公式v=
,可知轨道半径越小,速度越大,故B正确;设星球的质量为M,半径为R,平均密度为,ρ.张角为θ,飞行器的质量为m,轨道半径为r,周期为T.
对于飞行器,根据万有引力提供向心力得:G
由几何关系有:R=rsin
星球的平均密度 ρ=
由以上三式知测得周期和张角,可得到星球的平均密度.故C正确
由G可得:M=
,可知若测得周期和轨道半径,可得到星球的质量,但星球的半径未知,不能求出星球的平均密度.故D错误。
考查方向
解题思路
根据开普勒第三定律,分析周期与轨道半径的关系;飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,由星球的万有引力提供向心力,根据万有引力定律和几何知识、密度公式可求解星球的平均密度
易错点
要注意理解张角的概念,张角变化,轨道半径也会发生比变化
知识点
据报道,我国计划2020年发射“火星探测器”。已知火星质量约为地球质量的,火星直径约为地球直径的,由此可估算“火星探测器”在火星表面附近环绕火星运行的速度约为地球第一宇宙速度的( )
正确答案
解析
考查方向
1、考查第一宇宙速度的的定义
2、考查地球表面重力加速度的计算公式
解题思路
明确第一宇宙速度的定义:指物体在离星球附近的地方绕星球做匀速圆周运动的速度;
计算出火星与地球第一宇宙速度的比值。
易错点
平抛运动的分析不到位。
知识点
8.今年的两会期间,中国载人航天工程总设计师周建平8日接受新华社记者采访时说,预计今年三季度发射的天宫二号,将搭载全球第一台冷原子钟,利用太空微重力条件,稳定度高达10的负16次方。超高精度的原子钟是卫星导航等领域的关键核心技术……。我国的航天技术突飞猛进,前期做了分步走的大量工作。在2013年6月10日上午,我国首次太空授课在距地球300多千米的“天空一号”上举行,如图所示的是宇航员王亚萍在“天空一号”上所做的“水球”. 若已知地球的半径为6400km,地球表面的重力加速度为g=9.8m/s2,下列关于“水球”和“天空一号”的说法正确的是( )
正确答案
解析
A、“天宫一号”是围绕地球运动的,即地球的万有引力提供了其圆周运动的向心力,水球与“天宫一号”是一个整体,因此可知水球也受到地球引力作用,故A错误;
由万有引力提供向心力的周期表达式可得:,
解得:,又:GM=gR2,可得:
T==
=5400s=1.5h,天宫一号运行的速度
≈7792m/s,所以C、D正确.
水球所处的加速度为,B正确。
考查方向
解题思路
“天宫一号”是围绕地球运动的,即地球的万有引力提供了其圆周运动的向心力,由万有引力提供向心力的周期表达式可得“天宫一号”的运行周期.
易错点
万有引力以及完全失重的理解
知识点
18.嫦娥一号是我国研制的首颗绕月人造卫星,设嫦娥一号贴着月球表面做匀速圆周运动,经过时间t (t小于嫦娥一号的绕行周期),嫦娥一号运动的弧长为s,嫦娥一号与月球中心的连线扫过角度为θ(θ为弧度制表示),引力常量为G,则下面描述错误的是
正确答案
解析
算出线速度和角速度,,则周期
,选项B正确。
,故A选项正确。
由得,
故C选项错误。
,故D错误。
综上,题目要求选择错误答案,则选C和D。
考查方向
解题思路
由求出绕月卫星的线速度、角速度,进而求得半径和周期由
算出质量,进而求出密度。
易错点
容易忽略万有引力的大小与质量有关。
知识点
3.如图所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
根据开普勒第三定律,可知轨道半径越大,飞行器的周期越长.故A正确;张角越大,说明轨道半径越小,根据卫星的速度公式v=
,可知轨道半径越小,速度越大,故B正确;设星球的质量为M,半径为R,平均密度为,ρ.张角为θ,飞行器的质量为m,轨道半径为r,周期为T.
对于飞行器,根据万有引力提供向心力得:G
由几何关系有:R=rsin
星球的平均密度 ρ=
由以上三式知测得周期和张角,可得到星球的平均密度.故C正确
由G可得:M=
,可知若测得周期和轨道半径,可得到星球的质量,但星球的半径未知,不能求出星球的平均密度.故D错误。
考查方向
解题思路
根据开普勒第三定律,分析周期与轨道半径的关系;飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,由星球的万有引力提供向心力,根据万有引力定律和几何知识、密度公式可求解星球的平均密度
易错点
要注意理解张角的概念,张角变化,轨道半径也会发生比变化
知识点
16.由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103m/s,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103m/s,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星的附加速度的方向和大小为( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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