(答题时间:30分钟)
1. 我国发射的“神舟”六号载人飞船,与“神舟”五号载人飞船相比,它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动,如图所示,下列说法中正确的是( )
A. “神舟”六号的速度与“神舟”五号的相同
B. “神舟”六号的速度较小
C. “神舟”六号的周期与“神舟”五号的相同
D. “神舟”六号的周期更短
2. 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,实施变轨后卫星的线速度减小到原来的,此时卫星仍做匀速圆周运动,则( )
A. 卫星的向心加速度减小到原来的 B. 卫星的角速度减小到原来的
C. 卫星的周期增大到原来的8倍 D. 卫星的半径增大到原来的2倍
3. 一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动,半径是地球环绕半径的4倍,则它的环绕周期是( )
A. 2年 B. 4年 C. 8年 D. 16年
4. 若有一颗“宜居”行星,其质量为地球的p倍,半径为地球的q倍,则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
5. 2009年被确定为国际天文年,以此纪念伽利略首次用望远镜观测星空400周年。从伽利略的“窥天”创举,到20世纪发射太空望远镜——天文卫星,天文学发生了巨大飞跃。2009年5月14日,欧洲航天局又发射了两颗天文卫星,它们飞往距离地球约160万千米的第二拉格朗日点(图中L2)。L2点处在太阳与地球连线的外侧,在太阳和地球的引力共同作用下,卫星在该点能与地球同步绕太阳运动(视为圆周运动),且时刻保持背对太阳和地球的姿势,不受太阳的干扰而进行天文观测。不考虑其他星球影响,下列关于工作在L2点的天文卫星的说法中,正确的是( )
A. 它绕太阳运行的周期比地球绕太阳运行的周期大
B. 它绕太阳运行的角速度比地球绕太阳运行的角速度小
C. 它绕太阳运行的线速度与地球绕太阳运行的线速度相等
D. 它绕太阳运行的向心加速度比地球绕太阳运行的向心加速度大
6. 我国首次执行载人航天飞行的“神舟”六号飞船于2005年10月12日在中国酒泉卫星发射中心发射升空,由“长征—2F”运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上。近地点A距地面高度为h1。实施变轨后,进入预定圆轨道,如图所示。在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,之后返回。已知引力常量为G,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:
(1)飞船在预定圆轨道上运动的周期为多大?
(2)预定圆轨道距地面的高度为多大?
(3)飞船在近地点A的加速度为多大?
7. 某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行,其运动可视为匀速圆周运动。已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g。
请推导:(1)卫星在圆形轨道上运行的速度;(2)运行周期的表达式。
1. B 解析:根据公式,解得:,可得轨道半径越大,速度越小,故B正确,A错误;根据公式可得,轨道半径越大,周期越大,所以“神舟”六号的周期大,C、D错误。
2. C 解析:根据,解得,线速度变为原来的,知轨道半径变为原来的4倍。根据,知向心加速度变为原来的,故A、D错误;根据知,线速度变为原来的,知轨道半径变为原来的4倍,则角速度变为原来的,故B错误;根据周期,角速度变为原来的,则周期变为原来的8倍,故C正确。
3. C 解析:根据万有引力提供向心力得:,解得:,小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍,=8,所以这颗小行星的运转周期是8年。
4. C 解析:根据万有引力提供向心力,可得卫星的环绕速度,故,选项C正确。
5. D 解析:由题意知,工作在L2点的天文卫星能与地球同步绕太阳运动,它们绕太阳运动的周期、角速度相同,故A、B错误;ω相同,由v=ωr分析可知,在L2点的天文卫星的线速度大于地球绕太阳运行的线速度,故C错误;ω相同,由an=ω2r,可知,它绕太阳运行的向心加速度比地球绕太阳运行的向心加速度大,故D正确。
6. 解:(1)由题设飞船做匀速圆周运动,在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,因周期为转一圈的时间,所以飞船在预定圆轨道上运动的周期为。
(2)设预定圆轨道距地面的高度为h,飞船在预定圆轨道上做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律及万有引力定律得:
当飞船在地球表面时有,
以上各式联立解得:预定圆轨道距地面的高度为。
(3)根据万有引力定律得:飞船在近地点A所受的万有引力为,
又
根据牛顿第二定律得:,
以上各式联立解得:飞船在近地点A的加速度为。
7. 解:(1)地球对人造卫星的万有引力提供人造卫星向心力
解得:。
在地球表面一质量为m0的物体,∴GM=R2g
解得v=
(2)