【題目】探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國，是我國不懈追求的航天夢(mèng)，我國航天事業(yè)向更深更遠(yuǎn)的太空邁進(jìn)。

（1）2018年12月27日中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始提供全球服務(wù)，標(biāo)志著北斗系統(tǒng)正式邁入全球時(shí)代。覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星（即地球同步衛(wèi)星）和非靜止軌道衛(wèi)星共35顆組成的。衛(wèi)星繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知其中一顆地球同步衛(wèi)星距離地球表面的高度為h，地球質(zhì)量為Me，地球半徑為R，引力常量為G。

a.求該同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度v的大��；

b.如圖所示，O點(diǎn)為地球的球心，P點(diǎn)處有一顆地球同步衛(wèi)星，P點(diǎn)所在的虛線圓軌道為同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道。已知h= 5.6R。忽略大氣等一切影響因素，請(qǐng)論證說明要使衛(wèi)星通訊覆蓋全球，至少需要幾顆地球同步衛(wèi)星？（,）

（2）今年年初上映的中國首部科幻電影《流浪地球》引發(fā)全球熱議。根據(jù)量子理論，每個(gè)光子動(dòng)量大小（h為普朗克常數(shù)，λ為光子的波長）。當(dāng)光照射到物體表面時(shí)將產(chǎn)生持續(xù)的壓力。設(shè)有一質(zhì)量為的飛行器，其帆面始終與太陽光垂直，且光帆能將太陽光全部反射。已知引力常量為G，光速為c，太陽質(zhì)量為Ms，太陽單位時(shí)間輻射的總能量為E。若以太陽光對(duì)飛行器光帆的撞擊力為動(dòng)力，使飛行器始終朝著遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng)，成為“流浪飛行器”。請(qǐng)論證：隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn)，是否需要改變光帆的最小面積s0。（忽略其他星體對(duì)飛行器的引力）

【答案】（1）a. b．至少需要3顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球（2）隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn)，不需要改變光帆的最小面積s0

【解析】

（1）a．設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m。

由牛頓第二定律，

得

b．如答圖所示，設(shè)P點(diǎn)處地球同步衛(wèi)星可以覆蓋地球赤道的范圍對(duì)應(yīng)地心的角度為2θ，至少需要N顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球。

由直角三角形函數(shù)關(guān)系，h= 5.6 R，得θ= 81°。

所以1顆地球同步衛(wèi)星可以覆蓋地球赤道的范圍對(duì)應(yīng)地心的角度為2θ = 162°

所以，N = 3，即至少需要3顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球

（2）若使飛行器始終朝著遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)飛行器與太陽距離為時(shí)，光帆受到太陽光的壓力與太陽對(duì)飛行器的引力大小關(guān)系，有

設(shè)光帆對(duì)太陽光子的力為F'，根據(jù)牛頓第三定律F' =

設(shè)時(shí)間內(nèi)太陽光照射到光帆的光子數(shù)為，根據(jù)動(dòng)量定理：

設(shè)時(shí)間內(nèi)太陽輻射的光子數(shù)為N，則

設(shè)光帆面積為s，

當(dāng)時(shí)，得最小面積

由上式可知，s0和飛行器與太陽距離無關(guān)，所以隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn)，不需要改變光帆的最小面積s0。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】兩位熱愛科學(xué)探究的同學(xué)開展了關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究．

（1）小慶同學(xué)為了探究影響平拋運(yùn)動(dòng)水平射程的因素，通過改變拋出點(diǎn)的高度及初速度大小的方法做了6次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表．

序號(hào)

拋出點(diǎn)的高度(m)

水平初速度(m/s)

水平射程(m)

1

0.20

2.0

0.40

2

0.20

3.0

0.60

3

0.20

4.0

0.80

4

0.45

2.0

0.60

5

0.45

4.0

1.20

6

0.80

2.0

0.80

①若探究水平射程與初速度的關(guān)系，可用表中序號(hào)為________的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．

②若探究水平射程與高度的關(guān)系，可用表中序號(hào)為________的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．

（2）小宇同學(xué)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，讓小球做平拋運(yùn)動(dòng)，用頻閃照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)方格背景照相，拍攝到了如圖所示的照片，已知每個(gè)小方格邊長為9.8 cm，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g＝9.8 m/s2．

①若以拍攝的第一點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被記錄的小球位置坐標(biāo)為________．

②小球平拋的初速度大小為________．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一連通器與貯有水銀的瓶M用軟管相連，連通器的兩直管A和B豎直放置，兩管粗細(xì)相同且上端封閉，直管A和B內(nèi)充有水銀，當(dāng)氣體的溫度為T0時(shí)，水銀面的高度差h＝10 cm，兩管空氣柱長均為h1＝10 cm，A管中氣體的壓強(qiáng)p1＝20 cmHg.現(xiàn)使兩管中的氣體的溫度都升高到2.4T0，同時(shí)調(diào)節(jié)M的高度，使B管中的水銀面的高度不變，求流入A管的水銀柱的長度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，某帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，其內(nèi)部的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度為E，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B未畫出，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說法正確的是

A. 該粒子帶負(fù)電

B. 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

C. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于

D. 若粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，則粒子的比荷就越大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個(gè)氘核（）和一個(gè)氚核（）聚變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中子（）和一個(gè)α粒子（）。已知氘核的質(zhì)量為，氚核的質(zhì)量為，中子的質(zhì)量為，α粒子的質(zhì)量為，光速為c，元電荷電量為e。

（1）寫出核反應(yīng)方程，并求一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變時(shí)釋放的核能。

（2）反應(yīng)放出的粒子在與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。求粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和等效電流I的大小。

（3）1909年盧瑟福及蓋革等用α粒子轟擊金箔發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)或只發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)，但有些α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，個(gè)別就像被彈回來了一樣。盧瑟福認(rèn)為“棗糕模型”中的電子不足以把α粒子反彈回來，在經(jīng)過深思熟慮和仔細(xì)的計(jì)算后，他提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。以一個(gè)α粒子以速度v與原來靜止的電子發(fā)生彈性正碰為例，請(qǐng)通過計(jì)算說明為什么電子不能把α粒子反彈回來（已知α粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7300倍）。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線。已知該直流電源內(nèi)阻不隨溫度變化。由圖線可知（　　）

A. 當(dāng)電路中的電流為1A時(shí)，電源的輸出功率為3W

B. 當(dāng)電路中的電流為2A時(shí)，電源的輸出功率為2W

C. 電源的最大輸出功率為2W

D. 當(dāng)電路中的電流為1.5A時(shí)，電源效率最高

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的x軸上相對(duì)于原點(diǎn)O對(duì)稱的P和Q兩點(diǎn)處放置一對(duì)等量異種點(diǎn)電荷，a、b、c、d是位于四個(gè)象限內(nèi)的四個(gè)點(diǎn)，它們恰在一個(gè)正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，O是正方形對(duì)角線的交點(diǎn)。M和N是正方形與x軸的交點(diǎn)，關(guān)于圖中各點(diǎn)電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，下列說法正確的是（　�。�

A. a、b、c、d四個(gè)頂點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等

B. 將一檢驗(yàn)電荷﹣q從d點(diǎn)經(jīng)M點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力一直不做功

C. 從N點(diǎn)到O點(diǎn)，再沿y軸正向移動(dòng)時(shí)場(chǎng)強(qiáng)一直在減小

D. 將一檢驗(yàn)電荷﹣q從N點(diǎn)釋放，它會(huì)在MON間往復(fù)運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，其操作步驟如下：

A．將操作臺(tái)調(diào)為水平

B．用細(xì)線將滑塊A、B連接，滑塊A、B緊靠在操作臺(tái)邊緣，使滑塊A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)

C．剪斷細(xì)線，滑塊A、B均做平拋運(yùn)動(dòng)，記錄滑塊A、B的落地點(diǎn)M、N

D．用刻度尺測(cè)出M、N距操作臺(tái)邊緣的水平距離x1、x2

E．用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)臺(tái)面距地面的高度h

（1）上述步驟中，多余的步驟是_____；缺少的步驟是_____。

（2）如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系是_____（用測(cè)量量表示）。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖a，在豎直平面內(nèi)固定一光滑的半圓形軌道ABC，小球以一定的初速度從最低點(diǎn)A沖上軌道，圖b是小球在半圓形軌道上從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，其速度平方與其對(duì)應(yīng)高度的關(guān)系圖像。已知小球在最高點(diǎn)C受到軌道的作用力為2.5N，空氣阻力不計(jì)，B點(diǎn)為AC軌道中點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是

A. 圖b中x=36m2·s－2

B. 小球質(zhì)量為0.2kg

C. 小球在A點(diǎn)時(shí)重力的功率為5W

D. 小球在B點(diǎn)受到軌道作用力為8.5N

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案