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文檔簡介
人造衛(wèi)星宇宙速度
素養(yǎng)目標(biāo):
1.會比較衛(wèi)星運行的各物理量之間的關(guān)系。
2.理解三種宇宙速度,并會求解第一宇宙速度的大小。
3.會分析天體的“追及”問題。
1.北京時間2024年5月3日17時27分,長征五號遙五運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場
點火升空,嫦娥六號順利發(fā)射。如圖所示,嫦娥六號探測器進(jìn)行多次變軌修正之后,"著陸
器、上升器組合體”降落月球表面,下列關(guān)于嫦娥六號探測器的說法正確的是()
A.在地球上的發(fā)射速度一定大于第二宇宙速度
B.在尸點由軌道1進(jìn)入軌道2需要加速
C.在軌道1與軌道2上經(jīng)過P點時,機(jī)械能相同
D.在軌道2上運行時經(jīng)過P點時的速度小于經(jīng)過。點時的速度
【答案】D
【解析】A.嫦娥六號發(fā)射出去后繞地球做橢圓運動,沒有離開地球束縛,故嫦娥六號的發(fā)
射速度大于第一宇宙速度7.9km/s,小于第二宇宙速度11.2km/s。故A錯誤;
BC.嫦娥六號在軌道1上的P點處減速,使萬有引力大于向心力做近心運動,才能進(jìn)入軌
道2,嫦娥六號的機(jī)械能減小,則在軌道1與軌道2上經(jīng)過尸點時,機(jī)械能不相等。故BC
錯誤;
D.由開普勒第二定律可知,在軌道2上運行經(jīng)過尸點時的速度小于經(jīng)過。點時的速度。
故D正確。
故選Do
考點一衛(wèi)星運行參量的分析
..............
干知鍋儲備專
、.................
1.基本公式
(1)線速度大?。河蒅——-m—得
r2r
Mm
(2)角速度:由G--=mco2rco=
r2
(3)周期:由三-=冽(~~)2尸得T=2兀
尸2T
MmGM
(4)向心加速度:由G^-=ZWQn得%=一
結(jié)論:同一中心天體的不同衛(wèi)星,軌道半徑一越大,。、口、詼越小,丁越大,即越高越慢。
2.“黃金代換式”的應(yīng)用
忽略中心天體自轉(zhuǎn)影響,則有機(jī)g=G千,整理可得GM=gR2。在引力常量G和中心天體
7?2
質(zhì)量V未知時,可用gR5替換GM。
3.人造衛(wèi)星
衛(wèi)星運行的軌道平面一定通過地心,一般分為赤道軌道、極地軌道和其他軌道,同步衛(wèi)星中
(1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(jīng)過南北兩極,由于地球自轉(zhuǎn),極地衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球覆蓋。
(2)同步衛(wèi)星
①靜止衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面共面,且與地球自轉(zhuǎn)的方向相同。
②周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等,7=24h。
③1W1度固定不變,/z=3.6X107nio
④運行速率約為o=3.1km/so
⑶近地衛(wèi)星:軌道在地球表面附近的衛(wèi)星,其軌道半徑r=R(地球半徑),運行速度等于第
一宇宙速度。=7.9km/s(人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運動的最大運行速度),T=85min(人造地
球衛(wèi)星的最小周期)。
例題1.2024年6月25日,嫦娥六號返回器準(zhǔn)確著陸于內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域,實現(xiàn)了
世界首次月球背面采樣返回。已知月球的自轉(zhuǎn)周期為?(月球公轉(zhuǎn)周期與自轉(zhuǎn)周期相同,約
為27天),月球極地表面的重力加速度為g,月球的半徑為R,則月球同步衛(wèi)星的速度可表
示為()
【答案】B
【解析】對于月球同步衛(wèi)星,根據(jù)萬有引力提供向心力可得
GMnm4n2v2
=m——r=m——
r~Tr
解得月球同步衛(wèi)星的線速度大小為
在月球表面有
聯(lián)立解得月球同步衛(wèi)星的速度為
故選Bo
【易錯分析】
黃金代換GM=gR2,公式M、g、R為同一星球的物理量。
考點二同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星及赤道上物體的比較
1r............
無知銅儲備至
如圖所示,a為近地衛(wèi)星,軌道半徑為71;b為赤道面內(nèi)的地球同步衛(wèi)星,軌道半徑為如C
為赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體,軌道半徑為升3。
同步衛(wèi)星&2、赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的
比較項目近地衛(wèi)星(4、①[、0、6Z1)
C02>。2、。2)物體&3、?3、。3、〃3)
向心力來源萬有引力萬有引力萬有引力的一個分力
軌道半徑-2>門=尸3
角速度。>幻2=口3
線速度
向心加速度
例題2.如圖為科幻電影中的太空電梯示意圖。超級纜繩將地球赤道上的固定基地、同步空
間站和配重空間站連接在一起,它們隨地球同步旋轉(zhuǎn),P為太空電梯。地球同步衛(wèi)星的軌道
在同步空間站和配重空間站之間。下列說法正確的是()
A.若太空電梯沿纜繩勻速運動,則其內(nèi)的物體受力平衡
B.宇航員可以自由漂浮在配重空間站內(nèi)
C.從太空電梯向外自由釋放一物塊,物塊將相對電梯做加速直線運動
D.若兩空間站之間纜繩斷裂,配重空間站將做離心運動
【答案】D
【解析】A.若太空電梯沿纜繩勻速運動,由于太空電梯繞地球轉(zhuǎn)動,所以其內(nèi)的物體受力
不平衡,故A錯誤;
B.宇航員在同步空間站內(nèi),萬有引力剛好提供所需的向心力,而宇航員在配重空間站內(nèi),
萬有引力不足以提供宇航員做圓周運動所需的向心力,所以宇航員在配重空間站時受到空間
站的作用力,故B錯誤;
C.從太空電梯向外自由釋放一物塊,由于萬有引力大于所需的向心力,則物塊會一邊朝P
點轉(zhuǎn)動的方向向前運動一邊落向地球,做近心運動,故C錯誤;
D.若兩空間站之間纜繩斷裂,則配重空間站受到的萬有引力小于所需的向心力,配重空間
站將做離心運動,故D正確。
故選D。
【易錯分析】
指向地心的合力提供向心力做勻速圓周運動,指向圓心方向的合力小于向心力時做離心運
動。
考點三宇宙速度
口知鍋儲備,
三個宇宙速度
第一宇宙速度0=7.9km/s,是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,這也是地球衛(wèi)星
(環(huán)繞速度)的最大環(huán)繞速度
第二宇宙速度
02=11.2km/s,是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度
(逃逸速度)
第三宇宙速度。3=16.7km/s,是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度
例題3.在將來的某一天,中國宇航員登陸火星,在火星表面,宇航員從距離地面高〃處以
初速度%水平拋出一物塊,落點距拋出點的水平距離為X。將火星看作質(zhì)量分布均勻的球體,
其半徑為火(右《幻,萬有引力常量為G,不考慮星球的自轉(zhuǎn),不計一切阻力,則下列說法
正確的是()
A.火星表面的重力加速度為他!B.火星的質(zhì)量為迎學(xué)
2x2Gx2
c
火星的密度為缶D.火星的第一宇宙速度為%師
X
【答案】B
【解析】A.根據(jù)平拋運動的規(guī)律有
,12
h=2gt,x=Vot
解得
g與
故A錯誤;
B.在火星表面的物體,則有
「Mm
G方=摩
解得火星的質(zhì)量為
故B正確;
C.根據(jù)
M
P=-A—
-7lR3
3
可得火星的密度為
故C錯誤;
D.根據(jù)萬有引力定律有
^Mmv2
G—T-=m——
R2R
解得
v=^y/2hR
X
故D錯誤。
故選Bo
【易錯分析】
根據(jù)火星表面平拋運動規(guī)律求火星表面的重力加速度,根據(jù)火星表面重力加速度求火星質(zhì)
量。求出火星質(zhì)量后,在求解火星密度,火星第一宇宙速度。
考點四天體的“追及”問題
??1....................
干知銀儲備斤
天體“追及”問題的處理方法
1.相距最近:兩同心轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星&A<「B)同向轉(zhuǎn)動時,位于同一直徑上且在圓心的同側(cè)時,
、tt
相距最近。從相距最近到再次相距最近,兩衛(wèi)星的運動關(guān)系滿足:(60A—GB)%=2?1或------
7A7B
=lo
2.相距最遠(yuǎn):兩同心轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星(人<。)同向轉(zhuǎn)動時,位于同一直徑上且在圓心的異側(cè)時,
t'
相距最遠(yuǎn)。從相距最近到第一次相距最遠(yuǎn),兩衛(wèi)星的運動關(guān)系滿足:—GB),=兀或----
TA
t'_1
7b-2°
例題4.
已知M、N兩顆衛(wèi)星為赤道平面的中圓地球軌道衛(wèi)星,繞行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向一致,O
為地心,如圖所示。M、N兩衛(wèi)星的軌道半徑之比為2:1,衛(wèi)星N的運行周期為7,圖示時
刻,衛(wèi)星M與衛(wèi)星N相距最近。則下列說法正確的是()
A.衛(wèi)星M的運行周期為27
B.經(jīng)過時間47,衛(wèi)星M與衛(wèi)星N又一次相距最近
C.衛(wèi)星N的發(fā)射速度小于第一宇宙速度
D.M、N分別與地心。連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為公
【答案】D
【解析】A.衛(wèi)星繞地球做圓周運動,萬有引力提供向心力,則
「Mm2%
G——=m
r~T~
解得
r3GM
7=2及---,v=
GMr
設(shè)衛(wèi)星M、N的運行周期分別為加、TN,其中期=7,則
2M__—如V=2正
所以*=2后,故A錯誤;
B.設(shè)經(jīng)過時間衛(wèi)星M與衛(wèi)星N又一次相距最近,則
,’2萬2》、
-----------t=2n
、G幾,
由A選項可知
TM=242T,TN=T
解得
,8+2^
t=----------1
7
故B錯誤;
C.第一宇宙速度是最小發(fā)射速度,則衛(wèi)星N的發(fā)射速度大于第一宇宙速度,故C錯誤;
D.由A選項可知v=則衛(wèi)星在時間/內(nèi)掃過的面積為
S4上嚴(yán),向
22\r2
所以M、N分別與地心。連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為
曳=佟=正
Sz喘叵N=VIV
故D正確。
故選D。
例題5.
目前的國際空間站將于2024年退役,中國天宮空間站在不久的將來會是人類近地軌道上唯
一運行的空間站。用高倍望遠(yuǎn)鏡在地球上觀測月球時,如果時間合適可以看到我國空間站在
月球前面快速掠過的奇觀,稱為"空間站凌月",將空間站繞地球的運動看作半徑為廠的勻速
圓周運動,已知地球半徑為凡月球繞地球做勻速圓周運行的周期為7,空間站與月球在同
一軌道平面且繞行方向相同,連續(xù)兩次觀測到“凌月"現(xiàn)象的時間間隔為則地球表面的重
力加速度g可表示為()
4儲/?+T)24//(7-)24兀2/(7+1)34兀2/(77)3
D.
-R2t2T2-'-R2t2T2-'_Rt2Tz-Rt2T2-
【答案】A
【解析】設(shè)空間站運行的周期為角速度為
月球的角速度為
已知連續(xù)兩次出現(xiàn)空間站凌月現(xiàn)象的時間為t,則滿足
卬-cot=271
解得
tT
7+7
對空間站由萬有引力提供向心力
在地球表面有
聯(lián)立可得,地球表面的重力加速度為
4舟3?+療
g=R2t2T2
故選A。
限忖檢測
(建議用時:30分鐘)
1.2024年5月8日,嫦娥六號探測器在北京航天飛行控制中心的精確控制下,成功實施近
月制動,順利進(jìn)入環(huán)月軌道飛行。嫦娥六號探測器的環(huán)月軌道飛行可看作勻速圓周運動,運
動周期為7。已知月球質(zhì)量與地球質(zhì)量的比值為0,月球半徑與地球半徑的比值為“,地球
半徑為尺,地球表面的重力加速度大小為g,引力常量為G,則()
A.嫦娥六號探測器發(fā)射的速度應(yīng)大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度
B.嫦娥六號探測器環(huán)月軌道距月球表面的高度為、國之-qR
IpgR
月球的第一宇宙速度大小為
q
D.月球表面的重力加速度大小為駕
P"
【答案】C
【解析】A.嫦娥六號探測器沒有脫離地球引力,所以嫦娥六號探測器發(fā)射的速度應(yīng)大于第
一宇宙速度小于第二宇宙速度,故A錯誤;
B.在地球表面上有
嫦娥六號探測器在環(huán)月軌道做勻速圓周運動有
2
pMm271
G=m(qR+h)
(qR+ft)?斤
聯(lián)立解得
故B錯誤;
C.設(shè)月球的第一宇宙速度大小為v,則有
2
「pMm.v
G------v=—
(gR)~qR
聯(lián)立解得
IpgR
v=
q
故C正確;
D.在月球表面上有
"Mm
。荷「。月
聯(lián)立解得
g產(chǎn)華
q
故D錯誤。
故選C。
2.2020年3月9日,航天工作者戰(zhàn)勝疫情成功發(fā)射第54顆北斗衛(wèi)星,我國自主研制的北
斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)迎來了新的節(jié)點。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)由地球同步軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星兩種衛(wèi)星
組成,在軌正常運行的這兩種衛(wèi)星比較,以下說法中符合實際的是()
A.低軌衛(wèi)星運行的周期較大B.同步衛(wèi)星運行的角速度較大
C.低軌衛(wèi)星運行的線速度較大D.同步衛(wèi)星運行的向心加速度較大
【答案】C
【解析】根據(jù)
GMmV22%
m——ma)2r=m\-
r2r丁rma
解得
gm
[GM[GMEC
v=」---,①=」—^―,T=2TIA-r--^---~,a=-
VrVr3\GM戶
由于同步衛(wèi)星的軌道半徑大,故向心加速度較小,線速度較小,角速度較小,周期較大。
故選C。
3.2024年5月3日,嫦娥六號探測器在文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射,準(zhǔn)確進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,
5月8日,成功實施近月制動,順利進(jìn)入環(huán)月軌道飛行,6月2日登陸月球背面進(jìn)行月壤采
集。若不考慮整個過程中嫦娥六號質(zhì)量的變化,下列說法正確的是()
A.嫦娥六號在不同軌道上經(jīng)過P點時所受月球?qū)ζ淙f有引力相同
B.嫦娥六號接近環(huán)月軌道時,需要加速才能進(jìn)入環(huán)月軌道
C.在地月轉(zhuǎn)移軌道上無動力奔月時,嫦娥六號速率不變
D.嫦娥六號在環(huán)月軌道上運動的機(jī)械能比在大橢圓軌道上運動的機(jī)械能大
【答案】A
GMm
【解析】A.由尸=笠竺可知,嫦娥六號在不同軌道上經(jīng)過尸點時所受月球?qū)ζ淙f有引力
r
相同,故A正確;
B.嫦娥六號接近環(huán)月軌道時,需要軌道半徑變小做向心運動,則減速進(jìn)入環(huán)月軌道,故B
錯誤;
C.在地月轉(zhuǎn)移軌道上無動力奔月時,只受萬有引力做正功,嫦娥六號速率逐漸變大,故C
錯誤;
D.嫦娥六號從大橢圓軌道變軌到環(huán)月軌道上運動需要減速,機(jī)械能減小,則嫦娥六號在環(huán)
月軌道上運動的機(jī)械能比在大橢圓軌道上運動的機(jī)械能小,故D錯誤。
故選A?
4.假設(shè)宇宙中有一由°、6兩顆星組成的雙星系統(tǒng),這兩顆星繞它們連線上的某一點在萬有
引力作用下做勻速圓周運動,測得。星的周期為T,。、6兩星間的距離為/,軌道半徑之差
為Ar,已知0星的軌道半徑大于6星的軌道半徑,則()
A.6星的周期為;?TB.b星的向心加速度大小為W4
/+ArT
II-
C.a、6兩星的軌道半徑之比為7―D.a、b兩星的質(zhì)量之比為;?
【答案】D
【解析】A.兩顆星繞它們連線上的某一點在萬有引力作用下做勻速圓周運動,所以兩顆星
的周期相等,則
4=4
故A錯誤;
C.根據(jù)題意可知
%+%=L
ra-rb=^r
解得
L+Ar
L-\r
則6星的線速度大小
r
Vb=*="L;')a、6兩顆星的半徑之比為
ra_/+Ar
rb/-Ar
故C錯誤;
D.雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力,角速度大小相等,向心力大小相等,則有
maraco2=mbrbco2
解得
ma_rb_L-\r
mbraZ+Ar
故D正確;
B.6星的向心加速度大小為
/(L-Ar)2
片2^-2(L-Ar)
£-Ar
2
故B錯誤。
故選D。
5.2023年天文學(xué)家曾經(jīng)觀測到一顆彗星進(jìn)入太陽系,近日點距太陽為1.11天文單位(1個
天文單位約為1.5億千米),掠過近地點時離地球只有0.284天文單位。已知地球距離太陽1
天文單位,繞太陽周期為1年,第一宇宙速度為7.9km/s,萬有引力常量為G。下列說法正
確的是()
A.可以估算出地球表面的重力加速度
B.可以估算出太陽的質(zhì)量
C.可以估算出太陽的密度
D.可以估算出地球與彗星之間的最大萬有引力
【答案】B
【解析】A.地球表面滿足
八MmV.2
可知
地球半徑未知,則不能估算出地球表面的重力加速度,A錯誤;
B.地球圍繞太陽做圓周運動有
地球周期半徑已知,故可以估算出太陽的質(zhì)量,B正確;
C.由于太陽半徑未知,不能估算太陽密度,C錯誤;
D.由于彗星質(zhì)量未知,不能估算出地球與彗星之間的最大萬有引力,D錯誤。
故選B?
6.2023年8月13日長征三號乙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空,成功將陸地探測
四號01星送入預(yù)定軌道。陸地探測四號01星是全球首顆地球同步軌道SAR(合成孔徑雷達(dá))
衛(wèi)星,如圖中b所示;圖中。為太陽探測衛(wèi)星"夸父一號",軌道高度小于地球同步衛(wèi)星軌道
高度;。為赤道上的物體。則下列說法正確的是()
A.a、6的線速度大小關(guān)系為吃B.a、b的周期大小關(guān)系為4
C.b、c的角速度大小關(guān)系為例,<4D.b、c的向心加速度大小關(guān)系為應(yīng)
【答案】B
【解析】AB.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,由地球的萬有引力提供向心力可得
_Mmv24萬2
Or——=m—=m——r
rrT
解得
由以上各式可知,軌道半徑越小,線速度越大,周期越小,。的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星
b的軌道半徑,即心〈明則有。、b的線速度大小關(guān)系為%>%;a、b的周期大小關(guān)系為Ta<Tb,
A錯誤,B正確;
C.b是地球同步衛(wèi)星,相對地球靜止,。為赤道上的物體,因此6、。的角速度大小關(guān)系為
①b=g,c錯誤;
D.6是地球同步衛(wèi)星,相對地球靜止,。為赤道上的物體,其兩者的運動周期相同,由向
心加速度公式。=黃,,可知,由于b的軌道半徑大于c隨地球自轉(zhuǎn)的軌道半徑,因此b、c
的向心加速度大小關(guān)系為的〉見,D錯誤。
故選Bo
7.(多選)有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,衛(wèi)星。還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起
轉(zhuǎn)動,衛(wèi)星b在地面附近近地軌道上正常運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,各
衛(wèi)星排列位置如圖所示,則有()
A.。的向心加速度小于重力加速度g
B.c在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是30。
C.6在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長
D.d的運動周期有可能是26小時
【答案】ACD
【解析】A.同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,角速度相同,則。與。的角速度相同,
根據(jù)a=可知,c的向心加速度大于。的向心加速度。由萬有引力等于重力有
-Mm
(j——=ma
r
解得
GM
a=
~rr
可知,衛(wèi)星的軌道半徑越大,向心加速度越小,則c的向心加速度小于b的向心加速度,
而b的向心加速度約為g,則a的向心加速度小于重力加速度g,故A正確;
B.c是地球同步衛(wèi)星,周期是24h,則c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是
"四.2%=工
24h3
故B錯誤;
C.由萬有引力提供向心力有
GMmv2
———=m——
rr
可得
可知
%>匕>%
由公式v=如可知
%<匕
則6的速度最大,在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長,故C正確;
,3
D.由開普勒第三定律得,=人可知,衛(wèi)星的半徑r越大,周期T越大,則d的運動周期大
于c的周期24h,有可能是26h,故D正確。
故選ACD?
8.(多選)2024年5月3日,"嫦娥六號”探測器順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,正式開啟月球之
旅。相較于“嫦娥四號"和“嫦娥五號",本次的主要任務(wù)是登陸月球背面進(jìn)行月壤采集,并通
過升空器將月壤轉(zhuǎn)移至繞月運行的返回艙,返回艙再通過返回軌道返回地球。設(shè)返回艙繞月
運行的軌道為圓軌道,半徑近似為月球半徑。已知月球表面重力加速度約為地球表面的
O
月球半徑約為地球半徑的;。關(guān)于返回艙在該繞月軌道上的運動,下列說法正確的是()
A.其繞月運行的速度小于地球第一宇宙速度
B.其繞月運行的速度大于地球第一宇宙速度
c.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的如倍
2
D.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的必倍
3
【答案】AC
【解析】AB.設(shè)星球的第一宇宙速度為v星,有
GM昆m
---等一=m
魘R星
在星球表面有
整理有
由于月球表面重力加速度約為地球表面的9。月球半徑約為地球半徑的;,所以有
O4
即地球的第一宇宙速度大于月球的第一宇宙速度,故A正確,B錯誤;
CD.在星球近地軌道的周期為掣,有
解得
所以有
整理有
故C正確,D錯誤。
故選ACo
9.(多選)中國將全面推進(jìn)探月工程四期,規(guī)劃包括嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號任務(wù)。
“嫦娥五號"探測器是中國首個實施無人月面取樣的航天器,其發(fā)射的簡化過程如圖。先將探
測器送入近地圓軌道I,在近地點多次變軌后依次進(jìn)入橢圓軌道II和地月轉(zhuǎn)移軌道。被月球
捕獲后,再多次變軌進(jìn)入近月圓軌道皿。已知探測器在軌道I和軌道HI運行的周期之比為
。,不計空氣阻力,下列判斷正確的是()
A.探測器在軌道I、n上運行時的機(jī)械能相等
B.探測器在橢圓軌道口上運行過程中機(jī)械能守恒
C.地球和月球的平均密度之比為1:a
D.地球和月球的平均密度之比為1:片
【答案】BD
【解析】A.探測器在軌道i上經(jīng)加速后進(jìn)入軌道n運行,加速后瞬間引力勢能不變,動能
增大,則機(jī)械能增大,所以探測器在軌道I的機(jī)械能小于在軌道口的機(jī)械能,故A錯誤;
B.探測器在橢圓軌道口上運行過程中,只有引力做功,動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒,
故B正確;
CD.根據(jù)萬有引力提供向心力,對近地軌道運動的物體有
GMm4/
m
=T2尺地
N地/地
地球的平均密度為
夕地.j
/或也
聯(lián)立解得
_3%
'地二一
根據(jù)萬有引力提供向心力,對近月軌道運動的物體有
G駕屋
魘嗎月
月球的平均密度為
M月
夕月_4
針腺
聯(lián)立解得
_3萬
。月-GTJ
地球和月球的平均密度之比為
夕地_方=1
夕月瑤@2
故C錯誤,D正確。
故選BD?
10.(多選)在無地面網(wǎng)絡(luò)時,某手機(jī)可通過天通一號衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行通話如圖所示,天通一
號目前由01、02、03共三顆地球同步衛(wèi)星組網(wǎng)而成,已知地球半徑為R,地球表面的重力
加速度大小為g,同步衛(wèi)星運行的周期為T,引力常量為G。下列說法正確的是()
j―2n3
A.地球的質(zhì)量為把二
GT1
B.三顆衛(wèi)星運行的線速度大小均為半
C.三顆衛(wèi)星運行的半徑為《摩匚
V4后
D.若01星減速,則不可能與正常運行的02星相撞
【答案】CD
【解析】A.設(shè)同步衛(wèi)星距地面的高度為力,則同步衛(wèi)星的軌道半徑
r=R+h
根據(jù)萬有引力提供向心力可得
Mm4/
G(R+h「『小)
解得地球的質(zhì)量為
M二竺*手
GT2
故A錯誤;
B.三顆衛(wèi)星運行的線速度大小均為
2兀Y2兀(R+h)2TTR
v——>
TTT
故B錯誤;
c.在地球表面有
「Mm
G布=mg
對同步衛(wèi)星,由萬有引力提供向心力得
2
「Mm4K
G——=m——r
r2T2
聯(lián)立解得三顆衛(wèi)星運行的半徑為
7筌
故C正確;
D.若01星減速,其圓周運動的向心力小于衛(wèi)星受到的萬有引力,因此其軌道半徑減小,
不可能與02星相撞,故D正確。
故選CDo
11.(多選)2024年6月25日,嫦娥六號返回器準(zhǔn)確著陸于內(nèi)蒙古自治區(qū)預(yù)定區(qū)域,工作
正常,標(biāo)志著探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功,實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回。嫦娥
六號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成。在嫦娥六號月球背面采樣之旅
中,探測器的著陸器上升器組合體著陸月球要經(jīng)過減速、懸停、自由下落、軟著陸等階段。
在距離月球地面高度為h時,著陸器組合體在大推力發(fā)動機(jī)的作用下處于懸停狀態(tài)(可認(rèn)為
是相對于月球靜止),然后關(guān)閉發(fā)動機(jī),最后利用減速裝置減速后,以一定的安全速度軟著
陸。已知懸停時發(fā)動機(jī)提供的推力為尸,著陸器組合體的質(zhì)量為",月球半徑為七萬有引
力常量為G。下列說法正確的是()
F
A.距離月球地面高度為/z處的重力加速度為一
m
B.月球的質(zhì)量二+
G
C.在軟著陸減速過程中,著陸器組合體處于失重狀態(tài)
D.月球的第一宇宙速度為4&/+〃)一
VmR
【答案】AD
【解析】A.懸停時發(fā)動機(jī)提供的推力為尸,根據(jù)平衡條件,重力
G°=F
距離月球地面高度為h處的重力加速度為
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