如下圖是我國“嫦娥一號”發(fā)射及繞月簡圖,設(shè)下圖中衛(wèi)星是逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)的,閱讀如下材料回答下面問題:
2007年10月25日17時(shí)55分,北京航天飛行控制中心對嫦娥一號衛(wèi)星實(shí)施首次變軌并獲得成功,首次變軌是在遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火使衛(wèi)星加速的。衛(wèi)星的近地點(diǎn)高度由約200公里抬高到了約600公里,如圖衛(wèi)星正式進(jìn)入繞地16小時(shí)軌道。接下來衛(wèi)星在近地點(diǎn)處還要借助自身發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)經(jīng)過三次變軌即進(jìn)入繞地24小時(shí)軌道、繞地48小時(shí)軌道,最后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過漫長的施行后接近月球,在月球近月點(diǎn)的位置仍要借助自身的發(fā)動(dòng)機(jī)的作用,使衛(wèi)星的速度發(fā)生變化,被月球引力俘獲后進(jìn)入繞月12小時(shí)軌道、繞月3.5小時(shí)軌道,最終進(jìn)入繞月127分鐘的圓形軌道,進(jìn)行約一年的月球探索之旅。
“嫦娥一號”衛(wèi)星最終是以127分鐘的周期T穩(wěn)定運(yùn)行于月球的圓周軌道上,若已知地球的質(zhì)量是月球m質(zhì)量81倍,地球半徑是月球半徑r的3.7倍,試用引力常量G、mT、r寫出衛(wèi)星距月球表面的高度H的表達(dá)式。
若已知地球的質(zhì)量 ,地球的半徑,萬有引力恒量,試結(jié)合給出的數(shù)據(jù),求出H的數(shù)值。(保留兩位有效數(shù)字)
;
能夠?qū)?shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理模型,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識、萬有引力定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識處理相關(guān)問題。宏觀估算是高考中的特有題型之一,也是每年的高考大綱中“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力”的體現(xiàn)。
由萬有引力定律得:
是衛(wèi)星的質(zhì)量),
又知萬有引力提供向心力得:
,
即有
所以,
代入月、地質(zhì)量與半徑關(guān)系得:

單位統(tǒng)一后代入數(shù)據(jù)得:
。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

10月24日,“中國嫦娥一號”告別“故鄉(xiāng)”發(fā)射升空,開始出使月球的旅程。它首先被送入近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約5.1萬公里、運(yùn)行周期約為16小時(shí)的地球同步轉(zhuǎn)移軌道, 在此軌道上運(yùn)行總計(jì)數(shù)10小時(shí)之后,嫦娥一號衛(wèi)星進(jìn)行第1次近地點(diǎn)加速,將自己送入周期為24小時(shí)的停泊軌道上,在停泊軌道飛行3天后,嫦娥一號實(shí)施第2次近地點(diǎn)加速,將自己送入遠(yuǎn)地點(diǎn)高度12.8萬公里、周期為48小時(shí)的大橢圓軌道,10月31日,嫦娥一號實(shí)施第3次近地點(diǎn)加速,進(jìn)入遠(yuǎn)地點(diǎn)高度為38萬公里的奔月軌道,開始向著月球飛去。11月5日,來到月球面前的高速飛行的嫦娥一號衛(wèi)星放緩了自己的腳步,開始第一次“剎車”制動(dòng),以使自己被月球捕獲,之后,經(jīng)過第二次、第三次的制動(dòng),嫦娥一號衛(wèi)星繞月運(yùn)行的橢圓軌道逐步變?yōu)檐壍乐芷?27分鐘、軌道高度200公里的環(huán)月軌道。月球的半徑為1.7×106m,則月球表面的重力加速度為多少?地球表面的重力加速度約為月球表面重力加速度的幾倍?(地球表面g=9.8m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

1986年2月20日發(fā)射升空的“和平號”空間站,在服役15年后于2001年3月23日墜落在南太平洋.“和平號”風(fēng)風(fēng)雨雨15年鑄就了輝煌業(yè)績,已成為航天史上的永恒篇章.“和平號”空間站總質(zhì)量137 t,工作容積超過400 m3,是迄今為止人類探索太空規(guī)模最大的航天器,有“人造天宮”之稱.在太空運(yùn)行的這一“龐然大物”按照地面指令準(zhǔn)確墜落在預(yù)定海域,這在人類歷史上還是第一次.“和平號”空間站正常運(yùn)行時(shí),距離地面的平均高度大約為350 km.為保證空間站最終安全墜毀,俄羅斯航天局地面控制中心對空間站的運(yùn)行做了精心安排和控制.在墜毀前空間站已經(jīng)順利進(jìn)入指定的低空軌道,此時(shí)“和平號”距離地面的高度大約為240 km.設(shè)“和平號”沿指定的低空軌道運(yùn)行時(shí),其軌道高度平均每晝夜降低2.7 km.設(shè)“和平號”空間站正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沿高度為350 km圓形軌道運(yùn)行,在墜落前沿高度為240km的指定圓形低空軌道運(yùn)行,而且沿指定的低空軌道運(yùn)行時(shí),每運(yùn)行一周空間站高度變化很小,因此計(jì)算時(shí)對空間站的每一周的運(yùn)動(dòng)都可以作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)處理.
(1)簡要說明,為什么空間站在沿圓軌道正常運(yùn)行過程中,其運(yùn)動(dòng)速率是不變的.
(2)空間站沿正常軌道運(yùn)行時(shí)的加速度與沿指定的低空軌道運(yùn)行時(shí)加速度大小的比值多大?計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字.
(3)空間站沿指定的低空軌道運(yùn)行時(shí),每運(yùn)行一周過程中空間站高度平均變化多大?計(jì)算中取地球半徑R=6.4×103 km,計(jì)算結(jié)果保留1位有效數(shù)字.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

當(dāng)人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)后,下列敘述中正確的是
A.在任何軌道上,地球球心都在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)
B.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度一定不超過7.9km/s
C.衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用,并可用彈簧測力計(jì)直接測出所受重力的大小
D.同步衛(wèi)星運(yùn)行軌道在赤道正上方

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

假設(shè)人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)它的軌道半徑增大到原來的2倍時(shí)(   )
A.根據(jù)F=mω2r,衛(wèi)星受到的向心力增為原來的2倍
B.根據(jù)F=m,衛(wèi)星受到的向心力減為原來的
C.根據(jù)F=G,衛(wèi)星受到的向心力減為原來的
D.根據(jù)F=mg,衛(wèi)星受到的向心力保持不變

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

有兩顆人造地球衛(wèi)星,它們的質(zhì)量之比為m1:m2=2:1,運(yùn)行速度之比為v1:v2=2:1則它們的軌道半徑之比r1:r2=______,周期之比T1:T2______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

我國發(fā)射的風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若已知衛(wèi)星繞地球飛行的周期、地球的半徑以及地面處的重力加速度,由此可以計(jì)算出( 。
A.衛(wèi)星離地面的高度
B.在該軌道上衛(wèi)星繞地球飛行的速率
C.衛(wèi)星所受的向心力
D.在該軌道高度處的重力加速度

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

設(shè)地球的質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)的角速度為ω,地球表面的重力加速度為g,萬有引力恒量為G,同步衛(wèi)星軌道半徑為r,則同步衛(wèi)星的速度為:           (      )
A.v=.B.v=ωrC.v=D.v=

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