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1. 我国“嫦娥六号”探月器在月球背面采样圆满成功,这激发了同学们学习天文物理知识的兴趣。某同学提出如下设想,如图所示,若飞船经过P点时沿虚线大圆切线方向释放一颗科学探测卫星,大圆平面与月球的赤道面平行,圆心在月轴上的
点,O为月心。则该卫星可能( )
A.
绕
点做匀速圆周运动
B.
绕O点做匀速圆周运动
C.
以O点为一个焦点做椭圆运动
D.
绕月轴做不等距的螺线运动
【考点】
卫星问题;
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多选题
普通
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1. 2023年5月30日,“神舟十六号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接,我国六名航天员在空间站胜利“太空会师”,图甲为会师的合影,向世界展示了中国航天工程的卓越能力。对接变轨过程简化为如图乙所示,对接前,飞船沿圆轨道Ⅰ运行,核心舱在离地面约
高度的圆轨道Ⅲ运行;飞船从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ,再经过调整与核心舱完成对接,对接后共同沿轨道Ⅲ做匀速圆周运动。则下列说法中正确的是( )
A.
在运行的核心舱内,悬浮的航天员处于失重状态
B.
飞船在圆轨道Ⅰ运行的速度小于在圆轨道Ⅲ运行的速度
C.
飞船在圆轨道Ⅰ运行经过M点的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点的加速度
D.
飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,需在M点点火加速
多选题
容易
2. 牛顿著名的“月—地检验”证明思路如下:设月球在半径为r(
, R为地球半径)的轨道上绕地球做匀速圆周运动,运行周期为T,从运动学角度得到月球的向心加速度为a;假定物体在地面受到的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力,都遵从与距离的平方成反比的规律,从动力学角度得到物体在地面处的重力加速度为g和物体在月球所在轨道处的加速度为
。根据牛顿的思路,下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
多选题
容易
3. 我国的“天链一号”卫星是地球同步卫星,可为中低轨道卫星提供数据通讯,如图所示为“天链一号”卫星a、赤道平面内的低轨道卫星b、地球的位置关系示意图,O为地心,卫星a的轨道半径是b的4倍,已知卫星a、b绕地球同向运行,卫星a的周期为T,下列说法正确的是
A.
卫星a、b的速度之比为2∶1
B.
卫星b的周期为
C.
卫星a的质量是b的两倍
D.
卫星a、b的向心加速度之比为1:16
多选题
容易
1. 某科学卫星在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动,对该卫星监测发现,该卫星离我国北斗三号系统中的某地球同步卫星的最远距离是最近距离的3倍。已知地球同步卫星绕地球运动一周的时间是24h。则下列说法正确的是( )
A.
发射该科学卫星的速度大于发射地球同步卫星的速度
B.
该科学卫星在轨运行周期为
h
C.
该科学卫星在轨运行线速度是地球同步卫星在轨运行线速度的
倍
D.
该科学卫星和地球同步卫星与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
多选题
普通
2. 我国未来将建立月球基地并在绕月轨道上建造空间站。如图所示,关闭发动机的航天飞机A仅在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将在椭圆的近月点B处与空间站对接。已知空间站绕月圆轨道半径为r,周期为T,引力为常量G,月球的半径为R,下列判断正确的是( )
A.
航天飞机由椭圆轨道到达B处进入空间站轨道时必须减速
B.
图中的航天飞机正在减速飞向B处
C.
月球的质量为
D.
月球的第一宇宙速度大小为
多选题
普通
3. 如图所示,1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前后的轨道,下列说法正确的是( )
A.
飞船从1轨道变到2轨道要点火加速
B.
飞船在1轨道周期大于2轨道周期
C.
飞船在1轨道速度大于2轨道
D.
飞船在1轨道加速度大于2轨道
多选题
普通
1. 太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动,如图中实线所示。为了避开碎片,空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间内喷射气体,使空间站获得一定的反冲速度,从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示,其半长轴大于原轨道半径。则下列错误的是( )
A.
空间站变轨前、后在P点的加速度相同
B.
空间站变轨后的运动周期比变轨前的小
C.
空间站变轨后在P点的速度比变轨前的大
D.
空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小
单选题
普通
2. 2022年11月29日,神舟十五号载人飞船由长征二号F运载火箭稳稳托举,在酒泉卫星发射中心一飞冲天,将费俊龙、邓清明、张陆3名航天员送入太空。11月30日,神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。空间站和飞船的组合体在轨运行的周期为90min,则组合体与地球同步卫星的线速度之比为( )
A.
B.
C.
2
D.
2
单选题
普通
3. 如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,随地球自转做匀速圆周运动,b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径等于地球半径),c为地球的同步卫星,以下关于a、b、c的说法中正确的是( )
A.
a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
B.
a、b、c做匀速圆周运动的角速度大小关系为
C.
a、b、c做匀速圆周运动的线速度大小关系为
D.
a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为
单选题
普通
1. 2021年10月17日,神舟十三号载人飞船出征太空,并成功与中国空间站组合体完成自主对接、出舱,以及在轨驻留六个月,空间站绕地球一圈约90分钟。驻留期间,航天员进行了“天宫课堂”授课,王亚平抛出一只“冰墩墩”后,“冰墩墩”沿抛出方向近似匀速直线前进。
(1)
根据下列器材在地面上使用时的主要功能,航天员在空间站中同样可以正常使用的是( )
A.
单摆演示器
B.
弹簧拉力器
C.
家用体重秤
D.
哑铃
(2)
神舟十三号与空间站对接过程中,
(选填:A.可以 B.不可以)把神舟十三号看作质点。
(3)
“天宫课堂”中,“冰墩墩”近似匀速直线前进,这一过程中“冰墩墩”受到( )
A.
万有引力
B.
向心力
C.
离心力
(4)
空间站绕地球运行的角速度约为
rad/s。(保留2位有效数字)。
(5)
空间站的速度
第一宇宙速度(选涂:A.大于B.等于C.小于);同步地球卫星的周期为
小时。
(6)
空间站绕地球运行的轨道半径,约为地球同步卫星绕地球运行的轨道半径的( )
A.
B.
C.
(7)
考虑相对论效应,在高速飞行的空间站里的时钟走过10s,理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间( )
A.
大于10s
B.
小于10s
C.
等于10s
D.
都有可能
综合题
普通
2. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。
(1)
地球同步卫星的周期与地球自转周期相同。已知地球质量为
, 自转周期为
, 万有引力常量为
, 求地球同步卫星的轨道半径
。
(2)
由于地球自转的影响,在地球表面不同的地方,物体的重量会随纬度的变化而有所不同。将地球视为质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。用弹簧秤称量一个相对于地面静止的小物体的重量,设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是
;在赤道地面称量时,弹簧秤的读数是
。
a.求在赤道地面,小物体随地球自转的向心力大小
;
b.求在纬度为
的地面称量时,弹簧秤的读数
。
解答题
普通
3. 圆和椭圆是分析卫星运动时常用的模型。已知,地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G。
(1)
如图1所示,卫星在近地轨道I上围绕地球的运动,可视作匀速圆周运动,轨道半径近似等于地球半径。求卫星在近地轨道I上的运行速度大小v。
(2)
在P点进行变轨操作,可使卫星由近地轨道I进入椭圆轨道Ⅱ。卫星绕地球沿椭圆轨道运动的情况较为复杂,我们可以借用开普勒第二定律(对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等)来研究。如图2所示,卫星在以地球为一个焦点的椭圆轨道上运动。已知:卫星经过M点时,其与地心的距离为r
M
, 速度大小为v
M
, 方向与r
M
夹角为α;卫星经过N点时,其与地心的距离为r
N
, 速度大小为v
N
, 方向与r
N
夹角为β;试求:v
M
∶v
N
(3)
如图3所示,在地球表面,以与竖直方向成α角的方向发射一导弹,其初速度
。已知导弹的运动遵循开普勒第二定律,发射后的轨迹为以地心为焦点的椭圆轨道的一部分,求导弹上升距地面的最大高度。(已知地球与其附近距地心r,质量为m的物体组成的系统具有的引力势能为
, 忽略空气阻力和地球自转的影响)。
解答题
普通
1. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是( )
A.
火星公转的线速度比地球的大
B.
火星公转的角速度比地球的大
C.
火星公转的半径比地球的小
D.
火星公转的加速度比地球的小
单选题
容易
2. 2008年,我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜,发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b,2019年,该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”,天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍,若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动,且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为( )
A.
B.
2
C.
D.
单选题
普通
3. 火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动,火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2,则火星与地球绕太阳运动的( )
A.
轨道周长之比为2∶3
B.
线速度大小之比为
C.
角速度大小之比为
D.
向心加速度大小之比为9∶4
单选题
容易