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人造衛(wèi)星(只討論繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星) 和星球表面上的物體不同.人造衛(wèi)星所受的萬有引力只有一個作用效果.就是使它繞星球做勻速圓周運動.因此萬有引力等于向心力.又由于我們定義重力是由于地球的吸引而使物體受到的力.因此可以認為對衛(wèi)星而言. ⑴人造衛(wèi)星的線速度和周期.人造衛(wèi)星的向心力是由地球?qū)λ娜f有引力提供的.因此有:.由此可得到兩個重要的結(jié)論:和.可以看出.人造衛(wèi)星的軌道半徑r.線速度大小v和周期T是一一對應(yīng)的.其中一個量確定后.另外兩個量也就唯一確定了.離地面越高的人造衛(wèi)星.線速度越小而周期越大. ⑵近地衛(wèi)星.近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認為等于地球半徑R.又因為地面附近.所以有.它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期. ⑶同步衛(wèi)星.“同步的含義就是和地球保持相對靜止.所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期.既T=24h.根據(jù)⑴可知其軌道半徑是唯一確定的.經(jīng)過計算可求得同步衛(wèi)星離地面的高度為h=3.6×107m≈5.6R地.而且該軌道必須在地球赤道的正上方.衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)方向必須是由西向東. 例12.“神舟三號順利發(fā)射升空后.在離地面340km的圓軌道上運行了108圈.運行中需要多次進行 “軌道維持 .所謂“軌道維持就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小方向.使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運行.如果不進行軌道維持.由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力.軌道高度會逐漸降低.在這種情況下飛船的動能.重力勢能和機械能變化情況將會是 A.動能.重力勢能和機械能都逐漸減小 B.重力勢能逐漸減小.動能逐漸增大.機械能不變 C.重力勢能逐漸增大.動能逐漸減小.機械能不變 D.重力勢能逐漸減小.動能逐漸增大.機械能逐漸減小解:由于阻力很小.軌道高度的變化很慢.衛(wèi)星運行的每一圈仍可認為是勻速圓周運動.由于摩擦阻力做負功.根據(jù)機械能定理.衛(wèi)星的機械能減小,由于重力做正功.根據(jù)勢能定理.衛(wèi)星的重力勢能減小,由可知.衛(wèi)星動能將增大.這也說明該過程中重力做的功大于克服阻力做的功.外力做的總功為正.答案選D 例13. 如圖所示.發(fā)射同步衛(wèi)星的一種程序是:先讓衛(wèi)星進入一個近地的圓軌道.然后在P點點火加速.進入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上的P.遠地點為同步圓軌道上的Q).到達遠地點時再次自動點火加速.進入同步軌道.設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的速率為v1.在P點短時間加速后的速率為v2.沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達遠地點Q時的速率為v3.在Q點短時間加速后進入同步軌道后的速率為v4.試比較v1.v2.v3.v4的大小.并用小于號將它們排列起來 . 解:根據(jù)題意在P.Q兩點點火加速過程中.衛(wèi)星速度將增大.所以有v1<v2.v3<v4.而v1.v4是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的線速度.它們對應(yīng)的軌道半徑r1<r4.所以v4<v1.把以上不等式連接起來.可得到結(jié)論:v3<v4<v1<v2.(衛(wèi)星沿橢圓軌道由P→Q運行時.由于只有重力做負功.衛(wèi)星機械能守恒.其重力勢能逐漸增大.動能逐漸減小.因此有v3<v2.) 例14. 歐洲航天局用阿里亞娜火箭發(fā)射地球同步衛(wèi)星.該衛(wèi)星發(fā)射前在赤道附近南美洲的法屬圭亞那的庫盧基地某個發(fā)射場上等待發(fā)射時為1狀態(tài).發(fā)射到近地軌道上做勻速圓周運動時為2狀態(tài).最后通過轉(zhuǎn)移.調(diào)試.定點在地球同步軌道上時為3狀態(tài).將下列物理量按從小到大的順序用不等號排列:①這三個狀態(tài)下衛(wèi)星的線速度大小 ,②向心加速度大小 ,③周期大小 . 解:①比較2.3狀態(tài).都是繞地球做勻速圓周運動.因為r2<r3.所以v3<v2,比較1.3狀態(tài).周期相同.即角速度相同.而r1<r3由v= rω.顯然有v1<v3,因此v1<v3<v2.②比較2.3狀態(tài).都是繞地球做勻速圓周運動.因為r2<r3.而向心加速度就是衛(wèi)星所在位置處的重力加速度g=GM/r2∝1/r2.所以a3<a2,比較1.3狀態(tài).角速度相同.而r1<r3.由a=rω2∝r.有a1<a3,所以a1<a3<a2.③比較1.2狀態(tài).可以認為它們軌道的周長相同.而v1< v2.所以T2<T1,又由于3狀態(tài)衛(wèi)星在同步軌道.周期也是24h.所以T3=T1.因此有T2<T1=T3. 【查看更多】

題目列表(包括答案和解析)

關(guān)于第一宇宙速度，下列說法不正確的是（　�。�

A．它是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行的最大運行速度

B．它是能使衛(wèi)星進入圓形軌道的最小發(fā)射速度

C．它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度

D．它是人造衛(wèi)星不在繞地球運行的最小發(fā)射速度

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如圖所示，是小宇同學(xué)設(shè)計的一個實驗裝置．質(zhì)量為5kg的物體M₁靜止于水平導(dǎo)軌AB的B端，導(dǎo)軌AB及支架只可繞著固定于地面上的過C點的轉(zhuǎn)動軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動（導(dǎo)軌及支架的形狀和尺寸已在圖中標出，質(zhì)量忽略不計）．一根沿水平方向的細繩，一端連在物體M₁上，一端繞過滑輪組連在電動機的轉(zhuǎn)軸上，電動機轉(zhuǎn)動時，可以通過細繩拉動物體M₁沿導(dǎo)軌水平向A端移動．質(zhì)量為8kg的物體M₂放在地面上，并通過細繩掛在動滑輪E₂上，在實驗操作過程中，M₂始終未離開地面．與滑輪組、電動機有關(guān)的摩擦不計，動滑輪E₂的質(zhì)量為0.2kg，細繩未發(fā)生形變，g取10N/kg．
（1）當(dāng)電動機的輸出功率為2.5W時，剛好可以通過細繩拉動物體M₁以0.1m/s的速度沿導(dǎo)軌水平向A端勻速運動，地面對物體M₂的支持力為 N₁．求細繩對物體M₁的拉力為多少？
（2）從物體M₁開始運動時起，導(dǎo)軌及支架能保持靜止的最長時間為多少？
（3）將物體M₁換成另一質(zhì)量更大的物體，當(dāng)電動機通過細繩拉動它仍以0.1m/s的速度從B端沿導(dǎo)軌勻速向A端運動時，物體M₂受到地面的支持力為N₂，且N₁：N₂=16：1．若此時電動機兩端電壓為6V，電動機線圈的電阻為2Ω，電動機消耗的電能除了線圈發(fā)熱外，全部用于對細繩做功，電動機允許通過的最大電流為1A．求此時通過電動機的電流為多少？