1、选择题 关于环绕地球运行的卫星,下列说法正确的是( )
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期
B.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同
C.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率
D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合
参考答案:C
本题解析:根据开普勒第三定律,若当沿圆轨道运动的卫星的运转半径等于沿椭圆轨道运行的卫星的轨道的半长轴时,此时两颗卫星具有相同的周期,选项A 正确;所有的同步卫星都具有相同的轨道半径,选项B 错误;根据开普勒行星运动第二定律,沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道上与长轴对称的位置具有相同的速率,选项C 正确;沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面不一定重合,选项D 错误。
本题难度:简单
2、简答题 在地球表面附近发射卫星,当卫星的速度超过某一速度时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度.规定物体在无限远处万有引力势能EP=0,则物体的万有引力势能可表示为Ep=-
,r为物体离地心的距离.设地球半径为r0,地球表面重力加速度为g0,忽略空气阻力的影响,试根据所学的知识,推导第二宇宙速度的表达式(用r0、g0表示).
参考答案:卫星从发射后到脱离地球引力的过程中机械能守恒.设卫星以v0的速度从地面附近发射后恰能脱离地球的引力,则其在地面附近时的能量为:E0=12mv02+(-GMmr0)由题意知?E0=0?
即?12mv02+(-GMmr0)=0
又因为在地球表面时,物体的重力等于万有引力,有:
GMmr02=mg0
解得第二宇宙速度v0满足:v0=
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 甲、乙为两颗地球卫星,其中乙为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道.以下判断正确的是( )
A.甲的周期大于乙的周期
B.乙的速度大于第一宇宙速度
C.甲的加速度小于乙的加速度
D.乙在运行时能经过北极的正上方
参考答案:根据万有引力提供向心力得出:
GMmr2=ma═m4π2rT2
A、T=2π
本题解析:
本题难度:简单
4、填空题 地球的两颗人造卫星质量之比m1:m2=1:2,圆运动轨道之比r1:r2=1:4,求:
(1)线速度之比υ1:υ2=______;
(2)角速度之比ω1:ω2=______;
(3)向心力之比F1:F2=______.
参考答案:(1)根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r,得:v=
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体.如图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1:m2=3:2.则可知( )
A.m1、m2做圆周运动的线速度之比为3:2
B.m1、m2做圆周运动的角速度之比为3:2
C.m1做圆周运动的半径为
L
D.m2做圆周运动的半径为L