1、计算题 2008年9月25日,我国继“神舟”五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神舟”七号载人飞船。如果把“神舟”七号载人飞船绕地球运行看作是同一轨道上的匀速圆周运动,宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H,且已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g,万有引力恒量为G。你能计算出下面哪些物理量?能计算的量写出计算过程和结果,不能计算的量说明理由。
(1)地球的质量 ;
(2)飞船线速度的大小;
(3)飞船所需的向心力。
参考答案:解:(1)能求出地球的质量M
方法一:
=mg,M=
方法二:
=
,M=
(写出一种方法即可)
(2)能求出飞船线速度的大小V
V=
V=
(方法二:
和
=mg,解得V=R
)(写出一种方法即可)
(3)不能算出飞船所需的向心力,因飞船质量未知
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 地球同步卫星到地心的距离r可由r2=
求出,已知式中a的单位是m,b的单位是s,c的单位是m/s2,则
[? ]
A.a是地球半径,b是地球自转的周期,c是地球表面处的重力加速度?
B.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是同步卫星的加速度?
C.a是赤道周长,b是地球自转周期,c是同步卫星的加速度?
D.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是地球表面处的重力加速度?
参考答案:AD
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 从1984年我国第一颗试验同步卫星发射成功到2005年神舟五号载人飞行,我国的航天事业实现了两次质的飞跃.神舟五号历经21小时27分37秒,绕地球运行14圈后安全着陆.则运行时神舟五号与同步卫星相比( )
A.神舟五号比同步卫星的加速度小
B.神舟五号比同步卫星的线速度大
C.神舟五号比同步卫星离地高度大
D.神舟五号比同步卫星角速度大
参考答案:根据万有引力提供向心力,则得:GMmr2=man=mω2r=mv2r=m4π2T2r,
则得T=2π
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 载人航天飞行已成为人类探索太空的重要手段,由于地球在不断的自转,因而在发射宇宙飞船或卫星时,可以利用地球的自转以尽量减少发射人造飞船或卫星时火箭所需的燃料,为此,国际上目前正准备在最理想的地点建立一个联合发射中心.
(1)这个发射中心应建在何处(供选地点:两极、赤道,纬度 45°处)?简述选择理由:
(2)运载火箭应最终朝什么方向发送(供选方向:东、西、南、北)?简述选择理由;
(3)今要在该中心发射一颗质量为m的同步卫星,已知万有引力常量为G、地球的半径为R、地球的质量为M.要求同步卫星离地面的高度,除了以上已知量外还要根据常识知道地球的什么物理量?并用这些量求出该高度.
参考答案:解:
(1)发射中心的地点应选在赤道处.因为地球赤道处自转的线速度最大,由于惯性卫星具有的初动能最大,所以最节省能量.
(2)运载火箭最终应朝东发送,因为地球自转的方向是自西向东的.
(3)还要根据常识知道地球的自转周期T(这是大家都知道的,约24小时).
对同步卫星有
,
得
同步卫星离地面的高度
本题解析:
本题难度:一般
5、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,自动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.仪器随月球自转的加速度
D.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度
参考答案:A、自动机器人用测力计测得质量为m的仪器的重力为P,即P=mg,
根据万有引力等于重力得:GMmR2=P,①其中M为月球质量,R为月球半径,
研究“嫦娥一号”登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式得:GMmR2=m4π2T2R,②
由①②得R=PT24mπ2?③,可见,可求出月球的半径.故A正确.
B、由①②得月球的质量M=P3T416Gm3π4,故B正确.
C、根据题意无法求出仪器随月球自转的加速度.故C错误.
D、本题研究的是“嫦娥一号”登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,不能求出月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度,故D错误.
故选AB.
本题解析:
本题难度:一般