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15.如图所示,a为放在地球赤道上随地球表面一起转动的物体,b为处于地面附近近地轨道上的卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,若a、b、c、d的质量相同,地球表面附近的重力加速度为g.则下列说法正确的是(  )
A.a和b的向心加速度都等于重力加速度g
B.b的角速度最大
C.c距离地面的高度不是一确定值
D.d是三颗卫星中动能最小,机械能最大的

分析 同步卫星的周期、角速度与地球自转周期、角速度相等,同步卫星的轨道半径是确定的;卫星做圆周运动万有引力提供向心力,应用万有引力公式与牛顿第二定律求出周期、角速度、向心加速度,然后分析答题.

解答 解:A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,角速度相同,则知a与c的角速度相同,根据a=ω2r知,c的向心加速度大.由牛顿第二定律得:$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=ma,解得:a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g,故A错误;
B、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=mω2r,解得:ω=$\sqrt{\frac{GM}{{r}^{3}}}$,由于rb<rc<rd,则ωb>ωc>ωd,a与c的角速度相等,则b的角速度最大,故B正确;
C、c是同步卫星,同步卫星相对地面静止,c的轨道半径是一定的,c距离地面的是一确定值,故C错误;
D、卫星做圆周运动万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,卫星的动能:EK=$\frac{GMm}{2r}$,三颗卫星中d的轨道半径最大,则d的动能最小,以无穷远处为零势能面,机械能:E=EK+EP=$\frac{GMm}{2r}$-$\frac{GMm}{r}$=-$\frac{GMm}{2r}$,d的轨道半径最大,d的机械能最大,故D正确;
故选:BD.

点评 对于卫星问题,要建立物理模型,根据万有引力提供向心力,分析各量之间的关系,并且要知道同步卫星的条件和特点.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列做法中错误的是(  )
A.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车
B.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出
C.平衡摩擦力时,装砝码的砝码盘不能用细绳通过定滑轮系在小车上
D.本实验采用的实验方法是控制变量法

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

6.如图所示,AC为光滑的水平桌面,轻弹簧的一端固定在A端的竖直墙壁上.质量m=1kg的小物块将弹簧的另一端压缩到B点,之后由静止释放,离开弹簧后从C点水平飞出,恰好从D点以vD=$\sqrt{10}$m/s的速度沿切线方向进入竖直面内的光滑圆弧轨道DEF(小物体与轨道间无碰撞).O为圆弧轨道的圆心,E为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道的半径R=1m,∠DOE=60°,∠EOF=37°.小物块运动到F点后,冲上足够长的斜面FG,斜面FG与圆轨道相切于F点,小物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.不计空气阻力.求:
(1)弹簧最初具有的弹性势能;
(2)小物块第一次到达圆弧轨道的E点时对圆弧轨道的压力大小;
(3)判断小物块沿斜面FG第一次返回圆弧轨道后能否回到圆弧轨道的D点?若能,求解小物块回到D点的速度;若不能,求解经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E的速度大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

3.关于某一物体的动能的下列说法正确的是 (  )
A.如果物体的动能有变化,其速度也一定变化
B.如果物体的速度有变化,其动能也一定变化
C.如果合外力对物体做负功,其动能就一定减小
D.如果物体的动能没有变化,其速度也一定不变

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

10.如图所示,在竖直平面内,直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于最低点A,一个质量为m可视为质点的小球,从A点沿切线向左以某一初速度进入半圆轨道,恰好能通过半圆轨道的最高点M,然后,落在四分之一圆轨道上的N点,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是(  )
A.小球运动到M点时的加速度为gB.M点与N点间的高度差为$\frac{(\sqrt{5}-1)R}{2}$
C.小球的初速度大小为$\sqrt{\frac{2}{5}gR}$D.小球到达N点时的动能为$\frac{(2\sqrt{5}+1)}{4}$mgR

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

20.以下对平抛运动的一些认识中,正确的是(  )
A.在同一位置水平抛出的物体,初速越大者着地前在空中运动的时间越长
B.以同一初速抛出的物体,抛出点越高者着地速度越大
C.平抛运动的物体,在空中任意两个连续相等时间内,竖直方向位移之差恒相等
D.平抛运动的物体,在空中任意两个相等的时间内,速度的变化量恒相等

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

7.下列关于电场线的说法中正确的是(  )
A.电场线是电场中实际存在的线
B.电场线上任一点的切线方向就是正电荷在该点的加速度方向
C.电场线弯曲的地方是非匀强电场,电场线为直线的地方是匀强电场
D.只要初速度为零,正电荷必将在电场中沿电场线运动

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

4.在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中,实验简要步骤如下:
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积S.
B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放 在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上.
C.用浅盘装入约2cm深的水,然后用痱子粉或石膏粉均匀地洒在水面上.
D.用公式d=V/S求出薄膜厚度,即油酸分子的大小.
E.用注射器或滴管将事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V.
(1)上述实验步骤的合理顺序是ECBAD.
(2)若实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中含有6mL油酸,用注射器量得1mL上述溶液中有50滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中,待水面稳定后,将玻璃板盖在浅盘上,在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标中正方形小方格的边长为20mm.求:
①油酸膜的面积是2.24×10-2 m2
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是1.2×10-11m3
③根据上述数据,估测出油酸分子的直径是5×10-10m(结果保留一位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.一带电粒子垂直匀强磁场方向射入磁场,运动过程中只受到洛仑磁力的作用.下列说法正确的是(  )
A.粒子的速度不变B.粒子的动能不变
C.粒子的加速度不变D.粒子的运动方向不变

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