1、计算题 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展.设地球、月球的质量分别为m1、m2,半径分别为R1、R2,人造地球卫星的第一宇宙速度为v,对应的环绕周期为T,则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为 ?和 ??。
参考答案:
?
本题解析:卫星绕地球运行和绕月球运行都是由万有引力充当向心力,
根据牛顿第二定律有
得:
所以有:
,故
点评:求一个物理量之比,我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来,再根据表达式进行比较.
向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.
本题难度:简单
2、选择题 人造卫星绕地球只受地球的引力,做匀速圆周运动,其轨道半径为r,线速度为v,周期为T。为使其周期变为8T,可采用的方法有?
A.保持轨道半径不变,使线速度减小为v/8
B.逐渐减小卫星质量,使轨道半径逐渐增大为4r
C.逐渐增大卫星质量,使轨道半径逐渐增大为8r
D.保持线速度不变v,将轨道半径增加到8r
参考答案:B
本题解析:利用万有引力提供卫星的向心力可以得到:
,
从中可以看出:线速度、周期与半径具有一一对应关系,与卫星的质量无关,使轨道半径逐渐增大为4r,能使其周期变为8T,速率同时减小为v/2,B正确,ACD错误。
本题难度:一般
3、简答题 有一空间探测器围绕一球状行星作圆周运动.已知该行星的半径r=1750km,探测器在靠近行星表面附近运行的周期为T=2h.
(1)估算该行星表面附近的重力加速度的值.(结果保留两位有效数字)
(2)经探测发现,该行星表面无生命存在,在其表面上.却覆盖着一层厚厚的冻结的二氧化碳(干冰).有人建议用化学方法把二氧化碳分解为碳和氧气而在行星上面产生大气.由予行星对大气吸引力的作用,行星的表面将形成一定的大气压强.如果每1s分解可得106kg氧气,要使行星表面附近得到的大气压强为p0=0.2atm,试估算至少需要多少时间才能完成?(已知球面积的计算公式S=4πr2,球体积的计算公式V=
πr3;大气层的厚度与行星的半径相比很小;行星表面的温度较低,在此种情况下,二氧化碳的蒸发可以忽略不计;结果保留两位有效数字)
参考答案:(1)设探测器的质量为m,行星表面的重力加速度为g,有:
mg=m(2πT)2r
即g=(2πT)2r
代入数据得:g≈1.3m/s2;
(2)该行星表面大气(氧气)的压力F0可以近似表示为:
F0=P0S
其中? F0=m0g
S=4πr2
则大气(氧气)的质量m0可以近似表示为:m0=4πr2P0g
代入数据得:m0=5.9×1017kg
由于1s分解可得106kg的氧气,则需要的时间为:t=5.9×1011s≈1.9×104年;
答:(1)该行星表面附近的重力加速度的值约为1.3m/s2.
(2)至少需要1.9×104年的时间才能完成.
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周,由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )
A.火星和地球的质量之比
B.火星和太阳的质量之比
C.火星和地球绕太阳公转轨道半径之比
D.火星和地球绕太阳运行速度大小之比
参考答案:A、我们研究火星和地球绕太阳做圆周运动,火星和地球作为环绕体,无法求得火星和地球的质量之比,故A错误;
B、只知道火星和地球绕太阳运动的周期之比,不能求得火星和太阳的质量之比,列式的时候火星的质量约去了,故B错误;
C、研究火星和地球绕太阳做圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
GMmr2=m4π2rT2,
得T=2π
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 侦察卫星可以发现地面上边长仅为0.36 m的方形物体,而卫星距离地面高度仅有十几千米.理论和实践都表明侦查卫星离地面越近,它的分辨率就越高.那么分辨率越高的侦查卫星( )
A.它的运行速度一定越小
B.它的运行角速度一定越小
C.它的环绕周期一定越小
D.它的向心加速度一定越小
参考答案:C
本题解析:这个题目考查学生灵活运用万有引力提供向心力,分析具体问题
考查知识点:万有引力定律、向心力公式
思路分析:先写出选项中的物理量的表达式即可判断
具体解答过程:
=ma=
,
分辨率越高的侦查卫星r越小,V越大,A错误
=mw2r,分辨率越高的侦查卫星r越小,w越大,B错误。
T=
,分辨率越高的侦查卫星r越小,w越大,T越小,C正确。
?得分辨率越高的侦查卫星r越小,a越大,D错误。
试题点评:考查知识点单一,但是公式较多。
本题难度:一般