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1、计算题 理论研究表明,物体在地球附近都受到地球对它的万有引力作用,具有引力势能。选物体在距地球无限远处的引力势能为零,则引力势能可表示为Ep= —
(其中G为万有引力常量,M为地球质量,m为物体的质量,r是物体到地心的距离)。现有一质量m/的人造卫星绕地球做圆周运动周期T。若要从地面上将这颗卫星发射成功,则至少需做多少功?(已知地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G,且忽略空气阻力对卫星发射的影响)
参考答案:
本题解析:人造卫星在地球表面的引力势能
由
可得
在轨道上的势能


所以
点评:中等难度。引力势能实际是重力势能的另一种表现形式,发射卫星做的功等于卫星增加的机械能(动能与引力势能之和),千万注意不要丢了动能。
本题难度:一般
2、选择题 对地球同步卫星,下列说法正确的是(? )
A.只能定点在赤道的正上方,不同的同步卫星轨道半径可以不同
B.运行的角速度与地球自转角速度相同,相对地球静止
C.轨道半径都相同,以第一宇宙速度运行
D.可在我国的北京上空运行
参考答案:B
本题解析:同步卫星只能相对于赤道上某点静止不动,轨道必须在赤道上空,同步卫星和地球自转周期相同,即周期一定,角速度一定,根据公式
得
是一定的,即同步卫星离地心的距离是一定的,AD错误,B正确;根据公式
得
,第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,所以同步卫星的环绕速度要小于第一宇宙速度,C错误;
故选B
点评:同步卫星有三定:①定轨道;②定周期;③定速度,这三定必选牢牢的记住以方便我们快速解决问题.
本题难度:简单
3、填空题 如图所示,人造地球卫星在椭圆形轨道上运转,设a点为近地点,b点为远地点.卫星沿轨道做顺时针转动,卫星通过a点时的线速度______通过b点时的线速度(填>、=或<),当卫星由a点向b点运行的过程中,万有引力做______功.
参考答案:根据开普勒第二定律得卫星通过a点时的线速度>通过b点时的线速度,当卫星由a点向b点运行的过程中,卫星的质量不变,相对地面的高度增大,势能增大;人造卫星由近地点向远地点运行时动能不断转化为势能,势能增大,动能不断减小.所以万有引力做负功.
故答案为:>,负.
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 我国自主研制的“神七”载人飞船于2008年9月25日21时10分04秒,在酒泉卫星发射中心成功发射.第583秒火箭将飞船送到近地点200km,远地点350km的椭圆轨道的入口,箭船分离.21时33分变轨成功,飞船进入距地球表面约343km的圆形预定轨道,绕行一周约90分钟.关于“神七”载人飞船在预定轨道上运行时下列说法中正确的是( )
A.“神七”载人飞船可以看作是地球的一颗同步卫星
B.由于完全失重,飞船中的宇航员不再受到重力的作用
C.飞船绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D.当飞船要离开圆形轨道返回地球时,需启动助推器让飞船速度减小
参考答案:A、地球同步卫星的周期为24小时,而“神七”载人飞船的周期为90分钟,故不是同步卫星,故A错误;
B、飞船在圆轨道飞行时,飞船内宇航员受重力作用提供向心力,处于失重状态.故B错误;
C、“神七”载人飞船的周期为90分钟,月球的周期为27天,根据ω=2πT可知,飞船绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大,故C正确;
D、当飞船要离开圆形轨道返回地球时,飞船做近心运动,万有引力要大于向心力,故要减小速度,故D正确.
故选CD.
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 一宇宙飞船沿椭圆轨道Ⅰ绕地球运行,机械能为E,通过远地点P时,速度为v,加速度大小为a,如图所示,当飞船运动到P时实施变轨,转到圆形轨道Ⅱ上运行,则飞船在轨道Ⅱ上运行时( )
A.速度大于v
B.加速度大小为a
C.机械能等于E
D.机械能大于E