1、选择题 两颗人造地球卫星在同一个圆形轨道上运转,甲在前而乙在后.想实现甲与乙的对接,下面的哪种方法是可行的?[ ]
A.乙向后喷出气体,使自己的速度增加
B.甲向前喷出气体,使自己的速度减小
C.甲向前喷出气体的同时,乙向后喷出气体,使甲的速度减小而乙的速度增加
D.乙先使自己的速度减小并进入半径较小的轨道上运动,然后再使自己速度增加
参考答案:D
本题解析:
原来做圆周运动的人造卫星速度增加或减小,都将离开原来的轨道,不再做圆周运动,因此ABC三种方法都不能实现对接.只有先使后面的卫星速度减小并进入较低的轨道运转,再使位于较低轨道且稍后的卫星加速,才可能在空中会合.
本题难度:简单
2、简答题 已知万有引力常量为G,地球半径为R,同步卫星距地面的高度为h,地球的自转周期T,地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件,提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法:地球赤道表面的物体随地球作圆周运动,由牛顿运动定律有
=m又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有mg=由以上两式得:v=
(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法和结果.
(2)由以上已知条件还可以估算出哪些物理量?(请估算两个物理量,并写出估算过程).
参考答案:(1)以上结果是不正确的.因为地球赤道表面的物体随地球做圆周运动的向心力并不是物体所受的万有引力,而是万有引力与地面对物体支持力的合力.
正确的解答如下:
地球赤道表面的物体随地球自传的周期为T,轨道半径为R,所以线速度大小为v=2πRT
(2)①可估算地球质量M.设同步卫星的质量为m,轨道半径为r=R+h,周期等于地球自传周期T,由牛顿第二定律有
GMm(R+h)2=m(2πT)2(R+h)
所以M=4π2(R+h)3GT2.
或者:对地面上的物体有mg=GMmR2
? 所以地球质量为M=R2gG
②可以估算同步卫星运转时的线速度v′的大小,
由①可知,地球同步卫星的周期为T,轨道半径为r=R+h,
所以v′=2π(R+h)T
或者:万有引力提供向心力GMm(R+h)2=mv′2(R+h)
? 对地面上的物体有mg=GMmR2
? 所以得v′=R
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 设想“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,测得其周期为T.飞船在月球上着陆后,机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P.已知引力常量为G,由以上数据可以求出的量有
A.月球的半径
B.月球的质量
C.月球表面的重力加速度
D.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度
参考答案:ABC
本题解析:由黄金代换式
,g=P/m可求出月球质量和半径,月球表面加速度ABC对;
本题难度:简单
4、选择题 一个半径是地球3倍、质量是地球36倍的行星,它表面的重力加速度是地面重力加速度的
[? ]
A.4倍?
B.6倍?
C.13.5倍?
D.18倍
参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
5、填空题 (B类题)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l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:根据单摆周期公式列出等式:
T=2π
本题解析:
本题难度:一般