返回

高中物理

首页
  • 多选题
    2012年6月18日,搭载着3位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号顺利“牵手”.对接前天宫一号进入高度约为343km的圆形对接轨道,等待与神舟九号飞船交会对接.对接成功后,组合体以7.8km/s的速度绕地球飞行.航天员圆满完成各项任务后,神舟九号飞船返回地面着陆场,天宫一号变轨至高度为370km的圆形自主飞行轨道长期运行.则(  )
    A.3位航天员从神舟九号飞船进入天宫一号过程中处于失重状态
    B.天宫一号在对接轨道上的周期小于在自主飞行轨道上的周期
    C.神舟九号飞船与天宫一号分离后,要返回地面,必须点火加速
    D.天宫一号在对接轨道上的机械能和在自主飞行轨道上的机械能相等

    本题信息:2013年淄博一模物理多选题难度一般 来源:未知
  • 本题答案
    查看答案
本试题 “2012年6月18日,搭载着3位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号顺利“牵手”.对接前天宫一号进入高度约为343km的圆形对接轨道,等待与神舟九号飞船交会对...” 主要考查您对

人造地球卫星

万有引力定律的其他应用

惯性

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 人造地球卫星
  • 万有引力定律的其他应用
  • 惯性

人造地球卫星:

在地球上抛出的物体,当它的速度足够大时,物体就永远不会落到地面上,它将围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星,简称人造卫星。
 (1)人造卫星按运行轨道可分为低轨道卫星、中轨道卫星、高轨道卫星,以及地球同步轨道卫星、极地轨道卫星等。
 (2)按用途人造卫星可分为三大类:科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。


人造地球卫星:

1、若已知人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r,地球的质量为M,各物理量与轨道半径的关系:
①由得卫星运行的向心加速度为:
②由得卫星运行的线速度为:
③由得卫星运行的角速度为:
④由得卫星运行的周期为:
⑤由得卫星运行的动能:
即随着运行的轨道半径的逐渐增大,向心加速度a、线速度v、角速度ω、动能Ek将逐渐减小,周期T将逐渐增大。
2、用万有引力定律求卫星的高度:
通过观测卫星的周期T和行星表面的重力加速度g及行星的半径R可以求出卫星的高度。
3、近地卫星、赤道上静止不动的物体
①把在地球表面附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星,它运行的轨道半径可以认为等于地球的半径R0,其轨道平面通过地心。若已知地球表面的重力加速度为g0,则
得:
得:
得:
若将地球半径R0=6.4×106m和g0=9.8m/s2代入上式,可得v=7.9×103m/s,ω=1.24×10-3rad/s,T=5074s,由于且卫星运行的轨道半径 r>R0,所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度v<7.9×103m/s,角速度ω<1.24×10-3rad/s,而周期T>5074s。
②特别需要指出的是,静止在地球表面上的物体,尽管地球对物体的重量也为mg,尽管物体随地球自转也一起转,绕地轴做匀速率圆周运动,且运行周期等于地球自转周期,与近地卫星、同步卫星有相似之处,但它的轨道平面不一定通过地心,如图所示。只有当纬度θ=0°,即物体在赤道上时,轨道平面才能过地心.地球对物体的引力F的一个分力是使物体做匀速率圆周运动所需的向心力f=mω2r,另一个分力才是物体的重量mg,即引力F不等于物体的重量mg,只有当r=0时,即物体在两极处,由于f=mω2r=0,F才等于mg。

③赤道上随地球自转而做圆周运动的物体与近地卫星的区别:
A、赤道上物体受的万有引力只有一小部分充当向心力,另一部分作为重力使得物体紧压地面,而近地卫星的引力全部充当向心力,卫星已脱离地球;
B、赤道上(地球上)的物体与地球保持相对静止,而近地卫星相对于地球而言处于高速旋转状态。
4、卫星的超重和失重
“超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程,此情景与“升降机”中物体超重相同。“失重”是卫星进入轨道后正常运转时,卫星上的物体完全“失重”(因为重力提供向心力),此时,在卫星上的仪器,凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用,比如水银气压计、天平、密度计、电子称、摆钟等。
5、卫星变轨问题
卫星由低轨道运动到高轨道,要加速,加速后作离心运动,势能增大,动能减少,到高轨道作圆周运动时速度小于低轨道上的速度。

当以第一宇宙速度发射人造卫星,它将围绕地球表面做匀速圆周运动;若它发射的速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间,则它将围绕地球做椭圆运动。有时为了让卫星绕地球做圆周运动,要在卫星发射后做椭圆运动的过程中二次点火,以达到预定的圆轨道。设第一宇宙速度为v,则由第一宇宙速度的推导过程有。在地球表面若卫星发射的速度v1>v,则此时卫星受地球的万有引力应小于卫星以v1绕地表做圆周运动所需的向心力m,故从此时开始卫星将做离心运动,在卫星离地心越来越远的同时,其速率也要不断减小,在其椭圆轨道的远地点处(离地心距离为R′),速率为v2(v2<v1),此时由于G>m,卫星从此时起做向心运动,同时速率增大,从而绕地球沿椭圆轨道做周期性的运动。如果在卫星经过远地点处开动发动机使其速率突然增加到v3,使G=m,则卫星就可以以速率v3,以R′为半径绕地球做匀速圆周运动。同样的道理,在卫星回收时,选择恰当的时机使做圆周运动的卫星速率突然减小,卫星将会沿椭圆轨道做向心运动,让该椭圆与预定回收地点相切或相交,就能成功地回收卫星。


万有引力定律的其他应用:

万有引力定律:(G=6.67×10-11 N·m2/kg2),万有引力定律在天文学中的应用:
1、计算天体的质量和密度;
2、人造地球卫星、地球同步卫星、近地卫星;
3、发现未知天体;
4、分析重力加速度g随离地面高度h的变化情况;
①物体的重力随地面高度h的变化情况:物体的重力近似地球对物体的吸引力,即近似等于,可见物体的重力随h的增大而减小,由G=mg得g随h的增大而减小。
②在地球表面(忽略地球自转影响):(g为地球表面重力加速度,r为地球半径)。
③当物体位于地面以下时,所受重力也比地面要小,物体越接近地心,重力越小,物体在地心时,其重力为零。
5、双星问题:天文学上把两颗相距比较近,又与其他星体距离比较远的星体叫做双星。双星的间距是一定的,它们绕二者连线上的同一点分别做圆周运动,角速度相等。以下图为例


由以上各式解得:
6、黄金代换公式:GM=gR2


惯性:

1.定义:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。
2.惯性的性质:
(1)惯性是物体的固有属性:一切物体都具有惯性。
(2)惯性与运动状态无关:不论物体处于怎样的运动状态,惯性总是存在的。当物体本来静止时,它一直 “想”保持这种静止状态。当物体运动时,它一直“想” 以那一时刻的速度做匀速直线运动。
(3)惯性与是否受力无关。
3.惯性的表现形式:
惯性的具体表现形式有两种:
①当物体不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变。
②当物体受到外力作用时,惯性表现为改变运动状态的难易程度,物体惯性越大,它的运动状态越难改变。
4.惯性的量度:
惯性的大小与物体运动的速度无关,与物体是否受力无关,仅与质量有关,质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大,质量小的物体所具有的惯性小。
5.惯性与质量:
质量是物体惯性大小的唯一量度,一个物体惯性的大小意味着改变物体运动状态的难易程度。对质量的理解:
(1)从物质角度理解:质量为物体所含物质的多少:
(2)从惯性角度理解:质量是决定物体惯性大小的唯一因素。

惯性大小的判定方法:

惯性是物体的固有属性,与物体的运动情况及受力情况无关,质量是惯性大小的唯一量度。有的同学总是认为“惯性与速度有关,物体的运动速度大惯性就大,速度小惯性就小”。理由是物体的速度大时不容易停下来,速度小时就容易停下来。这说明这部分同学没能将“运动状态改变的难易程度”与“物体从运动到静止的时间长短”区分开来。事实上,要比较物体运动状态变化的难与易,不仅要考虑物体速度变化的快与慢,还要考虑引起运动状态变化的外因——外力。具体来说有两种方法:一是外力相同时比较运动状态变化的快慢;二是在运动状态变化快慢相同的情况下比较所需外力的大小。对于质量相同的物体,无论其速度大小如何,在相同阻力的情况下,相同时间内速度变化量是相同的,这说明改变它们运动状态的难易程度是相同的。所以它们的惯性相同,与它们的速度无关。
知识拓展:

关于惯性观点的辨析:

错误观点:1:物体惯性的大小与物体的受力情况、运动情况、所处位置有关。 惯性是物体本身想要保持运动状态不变的特性,它是物体本身的固有属性,与物体的受力情况、运动情况、所处位置等无关。惯性的大小用质量来量度。不同质量的物体的惯性不同,它们保持状态不变的“本领”不同,质量越大的物体,其状态变化越困难,说明它保持状态不变的“本领”越强,它的惯性越大。

错误观点2:惯性是一种力。运动不需要力来维持,但当有力对物体作用时,力将“迫使”其改变运动状态。这时惯性表现为:若要物体持续地改变运动状态,就必须持续地对物体施加力的作用,一旦某时刻失去力的作用,物体马上保持此时的运动状态不再改变。因此惯性不是力,保持运动状态是物体的本能。“物体受到惯性力”、“由于惯性的作用”、“产生惯性”、“克服惯性”、“消除惯性”等说法是不正确的。

错误观点3:惯性就是惯性定律。惯性是一切物体都具有的固有属性,而惯性定律是物体不受外力作用时所遵守的一条规律。

错误观点4:物体的速度越大.物体的惯性越大。惯性是物体本身的固有属性,与物体的运动情况无关。有的同学认为“惯性与物体的运动速度有关,速度大,惯性就大,速度小,惯性就小”。其理由是物体运动速度大时不容易停下来,运动速度小时就容易停下来,这种认识是错误的。产生这种错误认识的原因是没有正确理解“惯性大小表示物体运动状态改变的难易程度”这句话。事实上,在受力情况完全相同时,质量相同的物体,在任意相同的时间内,速度的变化量是相同的。所以质量是惯性大小的唯一量度。

发现相似题
与“2012年6月18日,搭载着3位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的...”考查相似的试题有: