人造卫星(只讨论绕地球做匀速圆周运动的人造卫星) 和星球表面上的物体不同.人造卫星所受的万有引力只有一个作用效果.就是使它绕星球做匀速圆周运动.因此万有引力等于向心力.又由于我们定义重力是由于地——青夏教育精英家教网—

人造卫星(只讨论绕地球做匀速圆周运动的人造卫星) 和星球表面上的物体不同.人造卫星所受的万有引力只有一个作用效果.就是使它绕星球做匀速圆周运动.因此万有引力等于向心力.又由于我们定义重力是由于地球的吸引而使物体受到的力.因此可以认为对卫星而言. ⑴人造卫星的线速度和周期.人造卫星的向心力是由地球对它的万有引力提供的.因此有:.由此可得到两个重要的结论:和.可以看出.人造卫星的轨道半径r.线速度大小v和周期T是一一对应的.其中一个量确定后.另外两个量也就唯一确定了.离地面越高的人造卫星.线速度越小而周期越大. ⑵近地卫星.近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R.又因为地面附近.所以有.它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期. ⑶同步卫星.“同步的含义就是和地球保持相对静止.所以其周期等于地球自转周期.既T=24h.根据⑴可知其轨道半径是唯一确定的.经过计算可求得同步卫星离地面的高度为h=3.6×107m≈5.6R地.而且该轨道必须在地球赤道的正上方.卫星的运转方向必须是由西向东. 例12.“神舟三号顺利发射升空后.在离地面340km的圆轨道上运行了108圈.运行中需要多次进行 “轨道维持 .所谓“轨道维持就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小方向.使飞船能保持在预定轨道上稳定运行.如果不进行轨道维持.由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力.轨道高度会逐渐降低.在这种情况下飞船的动能.重力势能和机械能变化情况将会是 A.动能.重力势能和机械能都逐渐减小 B.重力势能逐渐减小.动能逐渐增大.机械能不变 C.重力势能逐渐增大.动能逐渐减小.机械能不变 D.重力势能逐渐减小.动能逐渐增大.机械能逐渐减小解:由于阻力很小.轨道高度的变化很慢.卫星运行的每一圈仍可认为是匀速圆周运动.由于摩擦阻力做负功.根据机械能定理.卫星的机械能减小,由于重力做正功.根据势能定理.卫星的重力势能减小,由可知.卫星动能将增大.这也说明该过程中重力做的功大于克服阻力做的功.外力做的总功为正.答案选D 例13. 如图所示.发射同步卫星的一种程序是:先让卫星进入一个近地的圆轨道.然后在P点点火加速.进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P.远地点为同步圆轨道上的Q).到达远地点时再次自动点火加速.进入同步轨道.设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1.在P点短时间加速后的速率为v2.沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3.在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4.试比较v1.v2.v3.v4的大小.并用小于号将它们排列起来 . 解:根据题意在P.Q两点点火加速过程中.卫星速度将增大.所以有v1<v2.v3<v4.而v1.v4是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的线速度.它们对应的轨道半径r1<r4.所以v4<v1.把以上不等式连接起来.可得到结论:v3<v4<v1<v2.(卫星沿椭圆轨道由P→Q运行时.由于只有重力做负功.卫星机械能守恒.其重力势能逐渐增大.动能逐渐减小.因此有v3<v2.) 例14. 欧洲航天局用阿里亚娜火箭发射地球同步卫星.该卫星发射前在赤道附近南美洲的法属圭亚那的库卢基地某个发射场上等待发射时为1状态.发射到近地轨道上做匀速圆周运动时为2状态.最后通过转移.调试.定点在地球同步轨道上时为3状态.将下列物理量按从小到大的顺序用不等号排列:①这三个状态下卫星的线速度大小 ,②向心加速度大小 ,③周期大小 . 解:①比较2.3状态.都是绕地球做匀速圆周运动.因为r2<r3.所以v3<v2,比较1.3状态.周期相同.即角速度相同.而r1<r3由v= rω.显然有v1<v3,因此v1<v3<v2.②比较2.3状态.都是绕地球做匀速圆周运动.因为r2<r3.而向心加速度就是卫星所在位置处的重力加速度g=GM/r2∝1/r2.所以a3<a2,比较1.3状态.角速度相同.而r1<r3.由a=rω2∝r.有a1<a3,所以a1<a3<a2.③比较1.2状态.可以认为它们轨道的周长相同.而v1< v2.所以T2<T1,又由于3状态卫星在同步轨道.周期也是24h.所以T3=T1.因此有T2<T1=T3. 【查看更多】

题目列表(包括答案和解析)

关于第一宇宙速度，下列说法不正确的是（　　）

A．它是人造地球卫星环绕地球飞行的最大运行速度

B．它是能使卫星进入圆形轨道的最小发射速度

C．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度

D．它是人造卫星不在绕地球运行的最小发射速度

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如图所示，是小宇同学设计的一个实验装置．质量为5kg的物体M₁静止于水平导轨AB的B端，导轨AB及支架只可绕着固定于地面上的过C点的转动轴在竖直平面内转动（导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出，质量忽略不计）．一根沿水平方向的细绳，一端连在物体M₁上，一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上，电动机转动时，可以通过细绳拉动物体M₁沿导轨水平向A端移动．质量为8kg的物体M₂放在地面上，并通过细绳挂在动滑轮E₂上，在实验操作过程中，M₂始终未离开地面．与滑轮组、电动机有关的摩擦不计，动滑轮E₂的质量为0.2kg，细绳未发生形变，g取10N/kg．
（1）当电动机的输出功率为2.5W时，刚好可以通过细绳拉动物体M₁以0.1m/s的速度沿导轨水平向A端匀速运动，地面对物体M₂的支持力为 N₁．求细绳对物体M₁的拉力为多少？
（2）从物体M₁开始运动时起，导轨及支架能保持静止的最长时间为多少？
（3）将物体M₁换成另一质量更大的物体，当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/s的速度从B端沿导轨匀速向A端运动时，物体M₂受到地面的支持力为N₂，且N₁：N₂=16：1．若此时电动机两端电压为6V，电动机线圈的电阻为2Ω，电动机消耗的电能除了线圈发热外，全部用于对细绳做功，电动机允许通过的最大电流为1A．求此时通过电动机的电流为多少？