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1. 北京时间2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船成功对接于天和核心舱径向端口,空间站[由天和核心舱、神舟十三号载人飞船、天舟二号和天舟三号货运飞船一起组成四舱(船)组合体]绕地球的运动可视为匀速圆周运动,不考虑空气阻力以及其他天体的影响,地球可视作质量为M的均匀球体;设空间站(可看做质点)的总质量为
、空间站绕行的轨道半径为r;万有引力常量为G。
(1)
求空间站绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小v;
(2)
若空间站绕地球运动的周期为T,请证明
为一与空间站质量无关的常量;
(3)
小明通过类比发现,两点电荷间的库仑力与两质点间的万有引力都满足与距离的平方成反比,因此他猜想:“设静电力常量为k,若真空中一个质量为m、电量为
的试探电荷A,绕一电荷量为
的固定点电荷B做半径为
、周期为
的匀速圆周运动时,则
也是一个与试探电荷A的质量和电量均无关的常量。”请你通过分析、计算来判断小明的猜想是否正确。
【考点】
开普勒定律; 万有引力定律的应用;
【答案】
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综合题
困难
能力提升
真题演练
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1. “嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动,经过变轨、制动后,成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星.设卫星距月球表面的高度为h,做匀速圆周运动的周期为T .已知月球半径为R,引力常量为G,其中R为球的半径.求:
(1)
月球的质量M及月球表面的重力加速度g;
(2)
在距月球表面高度为h的地方(
),将一质量为m的小球以v
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的初速度水平抛出,求落地瞬间月球引力对小球做功的瞬时功率P.
综合题
普通
2. 华盛顿大学的一项新研究表明,某些短周期的双星系统是由恒星演化而产生的。假设太空中有A、B两星体组成的短周期双星,已知A、B环绕连线上的点做匀速圆周运动,A、B的轨道半径和为
, A、B的轨道半径差为
, 恒星A、B的半径均远小于
, 且B的质量大于A的质量。求:
(1)
A、B的线速度之和与A、B的线速度之差的比值;
(2)
A、B质量之和与A、B质量之差的比值。
综合题
普通
3. 如图所示,一颗近地卫星轨道半径近似等于地球半径R,另一颗卫星轨道是椭圆,与近地圆轨道相切于A点,远地点B距地心的距离是3R,已知引力常量G。求:
(1)
近地卫星与椭圆轨道卫星周期的比值;
(2)
椭圆轨道上卫星在近地点A和远地点B的线速度大小的比值。
综合题
普通
1. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.
2:1
B.
4:1
C.
8:1
D.
16:1
单选题
容易
2. 2021年2月,执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后,进入运行周期约为1.8×10
5
s的椭圆形停泊轨道,轨道与火星表面的最近距离约为2.8×10
5
m。已知火星半径约为3.4×10
6
m,火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s
2
, 则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为( )
A.
6×10
5
m
B.
6×10
6
m
C.
6×10
7
m
D.
6×10
8
m
单选题
普通
3. 若一均匀球形星体的密度为ρ,引力常量为G,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )
A.
B.
C.
D.
单选题
容易