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题型:简答题
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简答题

世界上第一家太空旅馆--“太空度假村”,如图.由名为“银河套房”的西班牙公司设计,将在2012年开张营业,迎接第一批付费游客.现有一质量为m的太空旅馆靠近地球表面绕地球做圆周运动(轨道半径等于地球半径),某时刻太空旅馆启动发动机,在很短时间内动能变为原来的,此后轨道为椭圆,经过远地点和经过近地点的速度比为2:3,已知地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G.

(1)求太空旅馆靠近地球表面绕地球做匀速圆周运动时的动能.

(2)在从近地点运动到远地点的过程中克服地球引力做的功为多少?

正确答案

解:(1)航天器靠近地球表面绕地球运动时,万有引力提供向心力…①

由①得

故此时航天器动能=

(2)根据题意知,航天器在近地点的动能

又因为

所以远地点的动能

航天器从近地点向远地点运动的过程中只有地球引力做功,根据动能定理有:

W=Ek远-Ek远==-

所以克服地球引力所做的功为

答:(1)太空旅馆靠近地球表面绕地球做匀速圆周运动时的动能

(2)在从近地点运动到远地点的过程中克服地球引力做的功为

解析

解:(1)航天器靠近地球表面绕地球运动时,万有引力提供向心力…①

由①得

故此时航天器动能=

(2)根据题意知,航天器在近地点的动能

又因为

所以远地点的动能

航天器从近地点向远地点运动的过程中只有地球引力做功,根据动能定理有:

W=Ek远-Ek远==-

所以克服地球引力所做的功为

答:(1)太空旅馆靠近地球表面绕地球做匀速圆周运动时的动能

(2)在从近地点运动到远地点的过程中克服地球引力做的功为

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题型:简答题
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简答题

从地球的南极和北极同时发射一枚火箭,两火箭的初速度大小相同,均沿水平方向,如上图所示,经过时间两火箭相距最远,求这最远距离.地球上自由落体加速度可以认为是已知的,地球半径R=6400km.

正确答案

解:从地球南极和北极同时发射的两枚火箭均沿椭圆轨道运行,地球位于椭圆轨道的一个焦点上,在椭圆轨道上运行的两枚火箭,当到达最远点时,此时两火箭相距最远.设椭圆轨道的半长轴为a,则两火箭相距最远l=4a-2R.

设火箭沿近地圆轨道运行的周期为T0,火箭由地球的万有引力提供向心力,则得:

  G=m  ①

在地面上有:  ②

由①②得:  ③

设火箭沿椭圆轨道运行的周期为T,根据开普勒第三定律:  ④

两火箭最远时,经历了,即 t=    ⑤

由③④⑤得:

   l=4a-2R=5.92×107m

答:最远距离为5.92×107m.

解析

解:从地球南极和北极同时发射的两枚火箭均沿椭圆轨道运行,地球位于椭圆轨道的一个焦点上,在椭圆轨道上运行的两枚火箭,当到达最远点时,此时两火箭相距最远.设椭圆轨道的半长轴为a,则两火箭相距最远l=4a-2R.

设火箭沿近地圆轨道运行的周期为T0,火箭由地球的万有引力提供向心力,则得:

  G=m  ①

在地面上有:  ②

由①②得:  ③

设火箭沿椭圆轨道运行的周期为T,根据开普勒第三定律:  ④

两火箭最远时,经历了,即 t=    ⑤

由③④⑤得:

   l=4a-2R=5.92×107m

答:最远距离为5.92×107m.

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题型: 多选题
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多选题

已知万有引力恒量G和地球表面的重力加速度g,则还已知下面哪一选项的数据,可以计算地球的质量?(  )

A已知月球绕地球运行的周期及月球中心到地球中心的距离

B已知地球绕太阳运行的周期及地球中心到太阳中心的距离

C已知人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期

D已知地球自转的周期及地球同步卫星离地面的高度

正确答案

A,C,D

解析

解:A、已知月球绕地球运行的周期及月球中心到地球中心的距离,

根据万有引力等于向心力,=m,能求出地球的质量,故A正确;

B、已知地球绕太阳运行的周期和地球的轨道半径只能求出太阳的质量,而不能求出地球的质量,故B错误;

C、已知人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期.由v=,可求出轨道半径,

根据=m,可求出地球的质量.故C正确.

D、已知万有引力恒量G和地球表面的重力加速度g,根据万有引力等于重力得:=mg,

同步卫星的周期已知,知道同步卫星的高度,根据万有引力提供圆周运动向心力有=m,r=R+h,

两等式联立可以求出地球的质量,故D正确,

故选:ACD.

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题型: 单选题
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单选题

已知地球绕太阳公转周期为T,公转半径为r,万有引力恒量为G,则由此可求出(  )

A地球的质量

B太阳的质量

C地球的密度

D太阳的密度

正确答案

B

解析

解:设太阳的质量为M,行星的质量为m.行星绕太阳做圆周运动的向心力由太阳的万有引力提供,则有:

 G=mr

解得:M=,已知r和T,可求出太阳的质量M,但不能求出行星的质量m和行星的密度.

由于太阳的半径未知,也不能求出太阳的密度,故B正确,ACD错误.

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

冥王星到太阳的距离是地球到太阳距离的a倍,那么冥王星绕太阳公转周期是多少年?(冥王星和地球绕太阳公转的轨道可视为圆形轨道)

正确答案

解:根据得,T=

因为冥王星到太阳的距离是地球到太阳距离的a倍,则冥王星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的倍,

地球公转周期为1年,所以冥王星绕太阳公转的周期为年.

答:冥王星绕太阳公转的周期为年.

解析

解:根据得,T=

因为冥王星到太阳的距离是地球到太阳距离的a倍,则冥王星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的倍,

地球公转周期为1年,所以冥王星绕太阳公转的周期为年.

答:冥王星绕太阳公转的周期为年.

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