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已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响。
⑴推导第一宇宙速度的表达式;
⑵若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T。
解:⑴设卫星的质量为m,地球的质量为M,在地球表面附近满足:
(2分)
解得:①(2分)
卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力:②(3分)
①式代入②式,得到:(2分)
⑵考虑①式,卫星受到的万有引力为:③(3分)
由牛顿第二定律有:④(2分)
③④联立解得:(2分)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

2011年9月29日我国成功发射天宫一号飞行器,天宫一号绕地球做匀速圆周运动的速度约为28000km/h,地球同步卫星的环绕速度约为3.1km/s,比较两者绕地球的运动
A.天宫一号的轨道半径大于同步卫星的轨道半径
B.天宫一号的周期大于同步卫星的周期
C.天宫一号的角速度小于同步卫星的角速度
D.天宫一号的向心加速度大于同步卫星的向心加速度

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

人造地球卫星的质量不变,轨道半径为R时向心力大小为F,则轨道半径为R/2时向心力大小,下面说法中正确的是(    )
由公式Fm v2RFR成反比,可得为2 F
由公式Fm w2RFR成正比,可得为 F/2
由公式Fm wvFR无关,可得仍为 F
由公式FGMmR 2FR 2成反比,可得为4 F

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

欧盟和我国合作的“伽利略”全球定位系统的空间部分由平均分布在三个轨道面上的30颗轨道卫星组成,每个轨道平面上等间距部署10颗卫星,从而实现高精度的导航定位,现假设“伽利略”系统中每颗卫星均绕地心O做匀速圆周运动,一个轨道平面上某时刻10颗卫星所在位置分布如图所示。若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,不计卫星间的相互作用力。

则以下判断中正确的是
A.这些卫星的运行速度均小于7.9km/s
B.这些卫星的加速度大小均小于g
C.这些卫星处于完全失重状态
D.若已知这些卫星的周期和轨道半径,可求出卫星的质量

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

我国自行研制的“神舟”六号载人飞船载着中国第二代两名航天员,于2005年10月12日9时在酒泉发射场由“长征二号F”大推力运载火箭发射升空,并按预定轨道环绕地球飞行76圈后,于10月17日4时32分安全返回落在内蒙古的主着陆场。
⑴设“神舟”六号飞船在飞行过程中绕地球沿圆轨道运行,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,飞船绕地球运行的周期为T。试计算飞船离地面的平均高度h
⑵已知将质量为m的飞船在距地球中心无限远处移到距离地球中心为r处的过程中,万有引力做功为W=,式中G为万有引力恒量,M为地球质量,那么将质量为m的飞船从地面发射到距离地面高度为h的圆轨道上,火箭至少要对飞船做多少功?(为简化计算,不考虑地球自转对发射的影响)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

宇宙飞船在近地轨道绕地球做匀速圆周运动飞行时,飞船内的一名宇航员质量为60千克,关于宇航员下列说法正确的是(地球表面重力加速度取10m/s2)
①宇航员受到地球对它的吸引力为600N
②地球对飞船内的宇航员吸引力为0
③宇航员对宇宙飞船的压力为600N
④宇航员做圆周运动的向心加速度为10 m/s2
A.①③B.①④C.②④D.③④

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

若某星球的密度与地球相同,它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍,则该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的(   )
A.1/4倍B.4倍C.16倍D.64倍

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

中新网2010年4月23日报道,美国无人驾驶空天飞机X-37B于北京时间4月23日发射升空.如图14所示,空天飞机能在离地面6万米的大气层内以3万公里的时速飞行;如果再用火箭发动机加速,空天飞机就会冲出大气层,像航天飞机一样,直接进入地球轨道,做匀速圆周运动.返回大气层后,它又能像普通飞机一样在机场着陆,成为自由往返天地间的输送工具.关于空天飞机,下列说法正确的是 (   )
A.它从地面发射加速升空时,机舱内的物体处于失重状态
B.它在6万米的大气层内飞行时,只受地球的引力
C.它在做匀速圆周运动时,所受地球的引力做正功
D.它从地球轨道返回地面,必须先减速

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(17分) 在“嫦娥探月”工程中,假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为,飞船在半径为4R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动.求:

(1)飞船在轨道Ⅰ上的运行速率;
(2)飞船在A点处点火后瞬间与点火前相比,速度是变大还是变小?
(3)飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间.

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