1、计算题 已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h。卫星B沿半径为r(r<h)的圆轨道在地球赤道的正上方运行,其运行方向与地球自转方向相同。求:
(1)卫星B做圆周运动的周期;
(2)卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔(信号传输时间可忽略)。
参考答案:(1)
;(2)
(arcsin
+arcsin
)T
本题解析:(1)设卫星B绕地心转动的周期为T′,地球质量为M,卫星A、B的质量分别为m、m′,根据万有引力定律和圆周运动的规律有:
=mh
?①
=m′r
?②
联立①②两式解得:T′=
?③
(2)设卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔t,在时间间隔t内,卫星A和B绕地心转过的角度分别为α和β,则:α=
×2π,β=
×2π?④
若不考虑卫星A的公转,两卫星不能直接通讯时,卫星B的位置应在下图中B点和B′点之间,图中内圆表示地球的赤道。

由图中几何关系得:∠BOB′=2(arcsin
+arcsin
)?⑤
由③式知,当r<h时,卫星B比卫星A转得快,考虑卫星A的公转后应有:β-α=∠BOB′? ⑥
由③④⑤⑥式联立解得:t=
(arcsin
+arcsin
)T
本题难度:一般
2、填空题 我国探月的“嫦娥工程”已启动,在不久的将来宇航员将登上月球。假如宇航员的质量为m,他在月球上测得摆长为的单摆做小振幅振动的周期为T,将月球视为密度均匀、半径为r的球体,引力恒量为G,则宇航员在月球上的“重力”为____________;月球的密度为____________。
参考答案:
,
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 (12分)中国航天局将如图所示的标志确定为中国月球探测工程形象标志。它以中国书法的笔触,抽象地勾勒出一轮明月,一双脚印踏在其上,象征着月球探测的终极梦想。2007年10月24日18:05时“嫦娥1号”探月卫星成功发射,最后绕月球做匀速圆周运动。已知“嫦娥1号”距离月球表面高度为h,月球表面重力加速度为g,月球半径为R,求:
(1)“嫦娥1号”绕月飞行的周期T=?
(2)在月球表面上发射一颗绕它运行的卫星的的最小发射速度为多少?
参考答案:(1)
(2)
本题解析:(1)
-----------①
在月球表面:
-----------②
得:
-----------③
(2)
-----------④?
得:
-----------⑤
评分细则:①②各2分,③④⑤各2分,共12分。
本题难度:简单
4、选择题 已知下列哪组数据,能够估算出地球的质量(万有引力常量G已知)?(?)
A.地球绕太阳运行的周期T地及地日中心间的距离r日地
B.月球绕地球运行的周期T月及地日中心间的距离r月地
C.人造地球卫星在地面附近绕行时的速度
和运行周期T卫
D.若不考虑地球的自转,已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g
参考答案:BCD
本题解析:A、根据
,知地球的质量在该方程中被约去,不能求出,只能求出太阳的质量。故A错误。
B、根据
,知已知月球的周期和月球的轨道半径可以求出地球的质量。故B正确。
C、已知人造地球卫星的周期和线速度,根据v=
求出轨道半径,根据
,求出地球的质量。故C正确。
D、根据
,知地球的质量M=
.故D正确。
故选BCD。
本题难度:简单
5、选择题 关于引力常量G,下列说法正确的是(?)
A.G在数值上等于两个质量都是1 kg的物体相距1 m时的相互作用力
B.G的单位是kg2/N·m2
C.G是对任何彼此吸引的有质量物体都适用的普适常量
D.G只是对地球上的物体才适用的常量
参考答案:AC
本题解析:由G=
可知G在数值上等于两个质量都是1 kg的物体相距1 m时的相互作用力,单位是N·m2/kg2,A对B错.由万有引力定律可知G是对任何彼此吸引的有质量物体都适用的普适常量,C对D错.
本题难度:简单