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1、简答题 为了迎接太空时代的到来,美国国会通过一项计划:在2050年前建造成太空升降机,就是长绳的一端搁置在地球的卫星上,另一端系住升降机,放开绳,升降机能到达地球上,人坐在升降机里,在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上.已知地球表面的重力加速度取g="10" m/s2,地球半径R="6" 400 km.求:
(1)某人在地球表面用弹簧测力计称得视重800 N,站在升降机中,当升降机以加速度a=g(g为地球表面处的重力加速度)垂直地面上升,这时此人再一次用同一弹簧测力计称得视重为850 N,忽略地球公转的影响,求升降机此时距地面的高度;
(2)如果把绳的一端搁置在同步卫星上,绳的长度至少为多少?
参考答案:(1)h=1.92×107 m
(2)绳长h′=3.6×107 m
本题解析:(1)由题意可知人的质量m="80" kg,对人:850 N-mg′=mg
又g′=
和g=
得g′=(
)2g,即h=3R=1.92×107 m.
(2)设h′为同步卫星的高度,据
G
=m(R+h′)·(
)2,式中T为地球自转周期,又GM=gR2得h′=3.6×107 m
本题难度:一般
2、选择题 某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用,绕地球运转的轨道会慢慢改变,每次测量中卫星的运动可近似地看作圆周运动,某次测量卫星的轨道半径为r1,后来变为r2且r2<r1,以Ek1和Ek2表示卫星在这两个轨道上的功能,T1和T2表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期,则( )
A.Ek2<Ek1?T2<T1
B.Ek2<Ek1?T2>T1
C.Ek2>Ek1?T2<T1
D.Ek2>Ek1?T2>T1
参考答案:根据万有引力等于向心力,则得
? GMmr2=m4π2T2r=mv2r
则得T=2π
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 蒋昊南同学阅读了一篇“火星的现在、地球的未来”的文章,摘录了以下资料: ①根据目前被科学界普遍接受的宇宙大爆炸学说可知,万有引力常量在极其缓慢地减小。 ②太阳几十亿年来一直不断地在通过发光、发热释放能量。 ③金星和火星是地球的两位近邻,金星位于地球圆轨道的内侧,火星位于地球圆轨道的外侧。 ④由于火星与地球的自转周期几乎相同,自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同,所以火星上也有四季变化。根据他摘录的资料和有关天体运动规律,可推断
A.太阳对地球的引力在缓慢减小
B.太阳对地球的引力在缓慢增加
C.火星上平均每个季节持续的时间等于3个月
D.火星上平均每个季节持续的时间大于3个月
参考答案:AD
本题解析:AB、万有引力的表达式:
?可知G变小,则F变小;A正确
CD、火星位于地球圆轨道的外侧,轨道半径大于地球轨道半径,由万有引力等于向心力
,所以r越大,T越大,因火星半径大,则火星的周期大;D正确
故选AD
点评:根据万有引力的表达式分析引力的变化情况;地球一个季节周期为3个月,由周期与轨道半径的关系分析周期大小,可以判断季节持续的时间。
本题难度:一般
4、计算题 火箭发射卫星的开始阶段是竖直升空,设向上的加速度为a=5m/s2,卫星中用弹簧秤悬挂一个质量m=9kg的物体。当卫星升空到某高处时,弹簧秤的示数为F=85N,那么此时卫星距地面的高度H是多少千米?(地球半径取R=6400km,地球表面重力加速度g=10m/s2)
参考答案:h=3200km
本题解析:升空到距地h高处,由万有引力定律得F引=GMm/(R+h)2(2分)
对物体进行受力分析,运用牛顿第二定律列出等式:F-F引="ma" (3分)?,
又地表处万有引力近似等于物体重力得:mg=GMm/R2 (2分)
代入数据,解得:h=3200km?
点评:把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题.重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量.
本题难度:一般
5、选择题 设同步卫星离地心的距离为r,运行速率为v1,加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球的半径为R,则下列比值正确的是( ? )
A.
B.
C.
D.
参考答案:BD
本题解析:
本题难度:简单