[试题]天体运行圆周运动

[ 试题 中考模拟试题doc幼小衔接 数学试题 下载云南高中历年会考数学试题下载N4真题下载党史题库下载 ]天体运行圆周运动 一、开普勒三定律: 1、开普勒第一定律: 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆个的一焦点上。 2、开普勒第二定律: 对于每一个行星而言，太阳和行星在相等的时间内扫过相等的面积。 3、开普勒第三定律: 所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 二、万有引力定律:(1687年) 1、定律内容: 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟 它们的距离的二次方成反比。 公式推导: 把行星运动近似看成圆周运动，利用向心力公式和开普勒第三定律推导。 2、理解: (1)任何两物体间存在万有引力。 (2)r的含义:a:指质点间的距离; b:均匀几何体指几何中心间的距离。 (3)重力是地球对物体万有引力的一个分力 MmGmg=地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即 2r2从而得出(黄金代换 ) GMgR= 3、G的测量: 卡文迪许扭秤实验 (3)G的意义: a:数值上等于两质量为1kg的物体相距1m时的引力大小。 b:证明万有引力定律的正确。 (4)大小:G=6.67×10-11Nm2/kg2 1、普遍性 万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物质之间 的吸引力，是自然界物质之间的基本相互作用之一。 2、相互性 两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力特3、宏观性特 通常情况下，万有引力非常小，只有在巨大的天体点点间，或天体与物体间，它的存在才有实际上的意义。 4、特殊性 两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他 物体存在无关 5、适用性 只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远 大于物体本身时，也适用，但应为两质心间的距离 万有引力定律的意义 17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的 规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。 在文化发展史上的重大意义:使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解 放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。 三、天体运动: 43p3=pVRr=球2设r指轨道半径，R指恒星的半径 3GT(1)测天体质量和密度: 若天体的卫星环绕天体表面运动，其轨道半径r等于天体半径R，其周期T,则天体密度 (2)天体运动情况: (3)海王星发现: (4)证明开普勒第三定律的正确性。 四、人造卫星: 基本上都是引力提供向心力 1、线速度: 2、角速度: 3、周期: GM1aa= ,即向心加速度4、加速度: 22rr 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 :V、T、a、ω由r决定， r大:T大，V小，a小， ω小。 5、同步卫星: (1)T=T自转 (2)轨道与赤道在同一个平面 (3)高度一定:h=3.6×104km 6、宇宙速度 (1)第一宇宙速度(环绕速度):V=7.9km/s r=R，F=mg=mv2/r V,gR,7.9km/s 说明:a:发射卫星的最小速度。 b:近地环绕速度。 (2)第二宇宙速度:V=11.2km/s =16.7km/s (3)第三宇宙速度:V 物体不落回地面,物体做什么运动, 可能性一:沿地表做匀速圆周运动 当发射速度v = 7.9km/s 时，物体绕地球做圆周轨道运动。 可能性二:沿地球做椭圆轨道运动 发射速度v: 当7.9km/s < v < 11.2km/s时，物体绕地球做椭圆轨道运动。 可能性三:离开地球，绕太阳转动。 发射速度v: 当v > 11.2km/s时，物体离开地球绕太阳转动 可能性四:飞到太阳系外。 发射速度v: 当v > 16.7km/s时，物体离开太阳系. 五、应用万有引力定律解题: 1、地面附近:F引=mg 2、天体看成圆周运动:F引=F向 3、求重力加速度相关问题: h? ，g? ;h ?，g ?。 GMg,2 纬度?，r ?，g ?。 R,h,, 纬度? ，r ? ，g ? 。 七、经典力学的局限性 适用宏观低速 例题1:已知下面哪组数据可以计算出地球的 AD质量M(引力常数G为已知)()地 (A)月球绕地球运行的周期T及月球到地球中心1 的距离r1 (B)地球“同步卫星”离地面的高度h (C)地球绕太阳运行的周期T及地球到太阳中心2 的距离r2 (D)人造地球卫星在地面附近的运行速度v和运 行周期T3 小结:应用的基本思路与方法 1、天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 224pMmv2 =mrw=mrGm=222Trr 2、是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即 Mm2GMgR=Gmg= 2R 例题2,假设火星和地球都是球体，火星的质 量M火与地球质量M地之比M火/ M地= p ;火 星的半径R火与地球的半径R地之比R火/ R地 = q ，那么火星表面的引力加速度g火与地球表 A面处的重力加速度g地之比g火/ g地等于() 22 (A)p / q(B)p?q(C)p / q (D)p ?q例题3:第一宇宙速度是用r=R计算出来的，实际上地 人造地球卫星轨道半径都是r,R，那么轨道上的人造地 卫星的线速度都是()C (A)等于第一宇宙速度(B)大于第一宇宙速度(C)小于第一宇宙速度(D)以上三种情况都可能 例题4:某行星的质量和半径都是地球的2倍, 在这行星上用弹簧秤称重物和发射卫星的第 一宇宙速度是地球上的( )B (A)1/4倍,1/4倍(B)1/2倍,1倍 (C)1倍,1/2倍(D)2倍,4倍 例题5:人造地球卫星内有一个质量是1kg的物体, 挂在一个弹簧秤上,这时弹簧秤的读数是( ).D (A)略小于9.8N(B)等于9.8N 略大于9.8N(D)0(C) 例题6:我国在1984年4月8日成功发射了一颗试验地球同步通讯卫星，1986年2月1日又成功发射了一颗实用地球同步通讯卫星，它们进入预定轨道后，这两颗人造卫星的运行周期之比T1?T2=__________，轨道半径之比为R1?R2=__________。第一颗通讯卫星绕地球公转的角速度,1跟地球自转的角速度,2之比,1?,2=__________。1:1 例题7:关于人造卫星，下列说法中正确的是( CD ) (A)发射时处于超重状态，落回地面过程中处于失重状态 (B)由公式v2 = G ?M / ( R + h )， 知卫星离地面的高度h 越大，速度越小，发射越容易 (C)同步卫星只能在赤道正上方，且到地心距离一定(D)第一宇宙速度是卫星绕地做圆周运动的最小速度 例题8:已知地球半径是R,6400千米，地球表面的重力加速度g,9.8米/秒2，求人造卫星绕地球运行的最小周期. 1.41小时 例题9:如果有一个行星质量是地球的1/8，半径是地球半径的1/2.求在这一行星上发射卫星的环绕速度. 3.95千米/秒 例题10:甲、乙两颗人造地球卫星在同一轨道平面上的不同高度处同向运动(可视为匀速圆周运动)，甲距地面的高度为地球半径的0.5倍,乙距地面的高度为地球半径的5倍,两卫星的某一时刻正好位于地球表面某点的正上空.求: (1)两卫星运行的线速度之比? (1)2:1 (2)乙卫星至少要经过多少周期,两卫星间的距离才会达到最大? (2)1/14 例题11:中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到 它的自转周期为T=1/30s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自 转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.67×10-11N ?m2/kg2) 解析:设想中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体所需的向心力时，中子星才不会瓦解。 设中子星的密度为，质量为M，半径为R，自转角 速度为，位于赤道处的小物块质量为m，则有 42pGMm32MR=pr=mRww=2R3T 3p r=由以上各式得2GT 143r= 1.2710/kgm代入数据解得 点评:在应用万有引力定律解题时，经常需要像本 题一样先假设某处存在一个物体再 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 求解是应用 万有引力定律解题惯用的一种方法。 问题讨论: 能否发射一颗周期为80分钟的人造卫星 地面卫星: rR=min地 TB85minmin vkms=7.9/max 2ams=9.8/max 返回 例, 如图所示，a 、b、c是大气层外圆形轨道上 运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同且小 于C的质量，下面说法中正确的是()C A、b、C的线速度大小相 等且大于a的线速度 B、.b、c的向心加速度相等 且大于a的向心加速度 C、b、c的周期相等且大于 a的周期 D、b、c的向心力相等且大 于a的向心力 二、通讯卫星(地球同步卫星): 、周期T=24hour 1 2、距地面高度h=35800km 3、环绕速度V=3.075km/s 4、位置在赤道上空。 三、其它轨道卫星: 只要轨道中心在地心(即万有引力全部用来充当向心力)的轨道都可以发射。 1、地球及其三颗卫星A、B 、C轨道如图所示,比较 B.>线速度:VVV>A B C >角速度:ωωω>地ABC.A >向心加速度:aaa>.ABC C周期:TTT< 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 : 3、同步卫星质量m，离地面高h，地球半径R，地球表面的重力加速度g，地球自转角速度ω;则同步卫星受地球的引力为:BC A、0 B、mgR2/(R+h)2 C、m 3 R2gω4 D、以上结论都不正确 4、已知地表的重力加速度g，地球半径R ，同步卫星距地心的距离r;求同步卫星的线速度, 答案: 5、地球同步卫星距离地心的距离为r，运行速率为V1，向心加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为V2，地球的半径为R，则 6、双星在它们间的万有引力作用下绕其连线上某一点做周期相同的匀速圆周运动，周期为T，两星中心间距为R;求两星的总质量。 7、据观察，某行星外围有一个模糊不清的环。为了判断环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度V大小与该层至行星的中心的距离R，以下判断正确的是:AD A、若V与R成正比，则环是连续物 B、若V与R成反比，则环是连续物 C、若V2 与R成正比，则环是卫星群 D、若V2 与R成反比，则环是卫星群 8、可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道:( AC ) A、与地球表面上某一纬度线 (非赤道)是共面同心圆 B、与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的 D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的 9、在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做 "宇宙膨胀说"，这种学说认为万有引力常量G在缓慢地减小。根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比:( B ) A、公转半径R 较大 B、公转周期T 较小 C、公转速率v 较大 D、公转角速度ω较小 10、“和平号”飞船历经15年，终于在2001年3月23日北京时间14时2分谢幕，为使“和平号”退出舞台，科学家在“合适的时间”、“合适的地点”进行了三次“点火”，终于把其准确 的作用，以下说法正确的是( C )降落在南太平洋的预定区域。关于“点火” A、由公式v, GM/r 可知，卫星在近地轨道的速度大，为使“和平号”高度下降，应使其速度增加，故点火时喷“火”方向应与“和平号”运动方向相反。 B、“点火”时喷火方向应沿背离地心方向，这样才能由于反问，迫使“和平号”降低高度。 C、“点火”时喷火方向应与“和平号”运动方向一致，使“和平号”减速，由GMm/r2,mv2/r知，当速度减小时，由于万有引力大于“和平号”运动时所需的向心力，故“和平号”将降低高度。 D、“和平号”早已失去控制，“点火”只不过是按先前编制的程序而动作，喷火方向无关紧要，其作用是使“和平号”运动不稳定，从而增大与空气的阻力 11、如图所示,发射地球同步卫星 时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然 后经点火使其沿椭圆轨道2运行,最后 再次点火将卫星送入同步 3圆轨道3,轨道1、2相 2切于A点,轨道2 .、3相切于B点。则当1BA 卫星分别在1、2 、3轨道正常运行时, 下列说法中正确的是( ) A、卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期 B、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 C、卫星在轨道2上运行时，经过A点时的速率大于经过B点时的速率D、卫星在轨道2上运行时，经过A点的加速度大于经过B点时的加速度 12、据新华社报道，为了在本世纪初叶将我国的航天员送上太空。2002 年3 月25 日22 时15 分，我国成功地发射了一艘无人试验飞船，在完成预定任务后，飞船于4月1日16 时51 分安全着陆，共绕地球飞行108 圈。 (1)飞船的名称是什么, (2)飞船在运行期间，按照地面指挥控制中心的指令成功地实施了数百个动作，包括从椭圆轨道变成圆轨道等。假如把飞船从发射到着陆的整个过程中的运动都当作圆周运动处理，试粗略估计飞船离地面的平均高度，已知地球半径R,6.37 ×106m，地球表面处的重力加速度g,9.80m/s2 神舟3号h=2.9×105 m