人造衛(wèi)星(只討論繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星) 和星球表面上的物體不同.人造衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力只有一個(gè)作用效果.就是使它繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).因此萬(wàn)有引力等于向心力.又由于我們定義重力是由于地球的吸引而使物體受到的力.因此可以認(rèn)為對(duì)衛(wèi)星而言. ⑴人造衛(wèi)星的線速度和周期.人造衛(wèi)星的向心力是由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供的.因此有:.由此可得到兩個(gè)重要的結(jié)論:和.可以看出.人造衛(wèi)星的軌道半徑r.線速度大小v和周期T是一一對(duì)應(yīng)的.其中一個(gè)量確定后.另外兩個(gè)量也就唯一確定了.離地面越高的人造衛(wèi)星.線速度越小而周期越大. ⑵近地衛(wèi)星.近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R.又因?yàn)榈孛娓浇?所以有.它們分別是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期. ⑶同步衛(wèi)星.“同步 的含義就是和地球保持相對(duì)靜止.所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期.既T=24h.根據(jù)⑴可知其軌道半徑是唯一確定的.經(jīng)過(guò)計(jì)算可求得同步衛(wèi)星離地面的高度為h=3.6×107m≈5.6R地.而且該軌道必須在地球赤道的正上方.衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向必須是由西向東. 例12.“神舟三號(hào) 順利發(fā)射升空后.在離地面340km的圓軌道上運(yùn)行了108圈.運(yùn)行中需要多次進(jìn)行 “軌道維持 .所謂“軌道維持 就是通過(guò)控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小方向.使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行.如果不進(jìn)行軌道維持.由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力.軌道高度會(huì)逐漸降低.在這種情況下飛船的動(dòng)能.重力勢(shì)能和機(jī)械能變化情況將會(huì)是 A.動(dòng)能.重力勢(shì)能和機(jī)械能都逐漸減小 B.重力勢(shì)能逐漸減小.動(dòng)能逐漸增大.機(jī)械能不變 C.重力勢(shì)能逐漸增大.動(dòng)能逐漸減小.機(jī)械能不變 D.重力勢(shì)能逐漸減小.動(dòng)能逐漸增大.機(jī)械能逐漸減小 解:由于阻力很小.軌道高度的變化很慢.衛(wèi)星運(yùn)行的每一圈仍可認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng).由于摩擦阻力做負(fù)功.根據(jù)機(jī)械能定理.衛(wèi)星的機(jī)械能減小,由于重力做正功.根據(jù)勢(shì)能定理.衛(wèi)星的重力勢(shì)能減小,由可知.衛(wèi)星動(dòng)能將增大.這也說(shuō)明該過(guò)程中重力做的功大于克服阻力做的功.外力做的總功為正.答案選D 例13. 如圖所示.發(fā)射同步衛(wèi)星的一種程序是:先讓衛(wèi)星進(jìn)入一個(gè)近地的圓軌道.然后在P點(diǎn)點(diǎn)火加速.進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的P.遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的Q).到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)再次自動(dòng)點(diǎn)火加速.進(jìn)入同步軌道.設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1.在P點(diǎn)短時(shí)間加速后的速率為v2.沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速率為v3.在Q點(diǎn)短時(shí)間加速后進(jìn)入同步軌道后的速率為v4.試比較v1.v2.v3.v4的大小.并用小于號(hào)將它們排列起來(lái) . 解:根據(jù)題意在P.Q兩點(diǎn)點(diǎn)火加速過(guò)程中.衛(wèi)星速度將增大.所以有v1<v2.v3<v4.而v1.v4是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的線速度.它們對(duì)應(yīng)的軌道半徑r1<r4.所以v4<v1.把以上不等式連接起來(lái).可得到結(jié)論:v3<v4<v1<v2.(衛(wèi)星沿橢圓軌道由P→Q運(yùn)行時(shí).由于只有重力做負(fù)功.衛(wèi)星機(jī)械能守恒.其重力勢(shì)能逐漸增大.動(dòng)能逐漸減小.因此有v3<v2.) 例14. 歐洲航天局用阿里亞娜火箭發(fā)射地球同步衛(wèi)星.該衛(wèi)星發(fā)射前在赤道附近南美洲的法屬圭亞那的庫(kù)盧基地某個(gè)發(fā)射場(chǎng)上等待發(fā)射時(shí)為1狀態(tài).發(fā)射到近地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)為2狀態(tài).最后通過(guò)轉(zhuǎn)移.調(diào)試.定點(diǎn)在地球同步軌道上時(shí)為3狀態(tài).將下列物理量按從小到大的順序用不等號(hào)排列:①這三個(gè)狀態(tài)下衛(wèi)星的線速度大小 ,②向心加速度大小 ,③周期大小 . 解:①比較2.3狀態(tài).都是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).因?yàn)閞2<r3.所以v3<v2,比較1.3狀態(tài).周期相同.即角速度相同.而r1<r3由v= rω.顯然有v1<v3,因此v1<v3<v2.②比較2.3狀態(tài).都是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).因?yàn)閞2<r3.而向心加速度就是衛(wèi)星所在位置處的重力加速度g=GM/r2∝1/r2.所以a3<a2,比較1.3狀態(tài).角速度相同.而r1<r3.由a=rω2∝r.有a1<a3,所以a1<a3<a2.③比較1.2狀態(tài).可以認(rèn)為它們軌道的周長(zhǎng)相同.而v1< v2.所以T2<T1,又由于3狀態(tài)衛(wèi)星在同步軌道.周期也是24h.所以T3=T1.因此有T2<T1=T3. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

關(guān)于第一宇宙速度,下列說(shuō)法不正確的是( 。

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如圖所示,是小宇同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置.質(zhì)量為5kg的物體M1靜止于水平導(dǎo)軌AB的B端,導(dǎo)軌AB及支架只可繞著固定于地面上的過(guò)C點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)(導(dǎo)軌及支架的形狀和尺寸已在圖中標(biāo)出,質(zhì)量忽略不計(jì)).一根沿水平方向的細(xì)繩,一端連在物體M1上,一端繞過(guò)滑輪組連在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可以通過(guò)細(xì)繩拉動(dòng)物體M1沿導(dǎo)軌水平向A端移動(dòng).質(zhì)量為8kg的物體M2放在地面上,并通過(guò)細(xì)繩掛在動(dòng)滑輪E2上,在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,M2始終未離開(kāi)地面.與滑輪組、電動(dòng)機(jī)有關(guān)的摩擦不計(jì),動(dòng)滑輪E2的質(zhì)量為0.2kg,細(xì)繩未發(fā)生形變,g取10N/kg.
(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為2.5W時(shí),剛好可以通過(guò)細(xì)繩拉動(dòng)物體M1以0.1m/s的速度沿導(dǎo)軌水平向A端勻速運(yùn)動(dòng),地面對(duì)物體M2的支持力為 N1.求細(xì)繩對(duì)物體M1的拉力為多少?
(2)從物體M1開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)起,導(dǎo)軌及支架能保持靜止的最長(zhǎng)時(shí)間為多少?
(3)將物體M1換成另一質(zhì)量更大的物體,當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)細(xì)繩拉動(dòng)它仍以0.1m/s的速度從B端沿導(dǎo)軌勻速向A端運(yùn)動(dòng)時(shí),物體M2受到地面的支持力為N2,且N1:N2=16:1.若此時(shí)電動(dòng)機(jī)兩端電壓為6V,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為2Ω,電動(dòng)機(jī)消耗的電能除了線圈發(fā)熱外,全部用于對(duì)細(xì)繩做功,電動(dòng)機(jī)允許通過(guò)的最大電流為1A.求此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為多少?
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將月球、地球同步衛(wèi)星及靜止在赤道上的物體三者進(jìn)行比較,下列說(shuō)法正確的是
BC
BC

A.三者都只受萬(wàn)有引力的作用,萬(wàn)有引力提供向心力
B.月球繞地運(yùn)行的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度
C.地球同步衛(wèi)星與靜止在赤道上物體的角速度相同
D.地球同步衛(wèi)星相對(duì)地心的線速度與靜止在赤道上物體相對(duì)地心的線速度大小相等.

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如圖所示,a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,它們距地面的高度分別是R和2R(R為地球半徑).下列說(shuō)法中正確的是( 。

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將月球、地球同步衛(wèi)星及靜止在赤道上的物體三者進(jìn)行比較,下列說(shuō)法正確的是( 。

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