天体的匀速圆周运动的模型 知识点题库

如图所示,人造地球卫星发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道.先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,然后在A点(近地点)点火加速,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ;在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.关于卫星的发射和变轨,下列说法正确的是(   )

A . 在赤道上顺着地球自转方向发射卫星可节省能量,所以发射场必须建在赤道上 B . 卫星在圆轨道Ⅰ上运行时的向心加速度和周期大于在圆轨道Ⅲ上的向心加速度和周期 C . 从轨道Ⅰ转移到轨道Ⅲ的过程中,动能减小,重力势能增大,机械能守恒 D . 如果圆轨道Ⅲ是地球同步卫星轨道,则在该轨道上运行的任何卫星,其角速度都和在地面上静止物体的角速度相同
太阳系的几个行星,与太阳之间的平均距离越大的行星,它绕太阳公转,则(   )

A . 线速度越大 B . 角速度越大 C . 向心加速度越大 D . 周期越大
1772年,法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》指出:两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点,如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示,人们称为拉格朗日点.若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球共同引力作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动.若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点,下列说法正确的是(  )

A . 该卫星绕太阳运动周期和地球自转周期相等 B . 该卫星在L2点处于平衡状态 C . 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 D . 该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处大
自2016年起,我国将每年的4月24日设立为“中国航天日”,9月15日22时成功发射了天空二号空间实验室。假设天空二号绕地球做匀速圆周运动,公转周期为T,离地面高度为H,地球半径为R,万有引力常量为G,将地球看作质量分布均匀的球体。由题中条件可以判定下列说法不正确的是:(   )
A . 可以求出地球的质量 B . 可以求出地球的平均密度 C . 不能求出地球表面的重力加速度 D . 可以求出地球的第一宇宙速度
2020年11月24日4时30分,中国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道。标志着我国月球探测新旅程的开始,飞行136个小时后总质量为m的嫦娥五号以速度v高速到达月球附近P点时,发动机点火使探测器顺利变轨,被月球捕获进入半径为r的环月轨道,已知月球的质量为M,引力常量为G。求

  1. (1) 嫦娥五号探测器发动机在P点应沿什么方向将气体喷出?
  2. (2) 嫦娥五号探测器发动机在P点应将质量为Δm的气体以多大的对月速度喷出?
2020年1月16日,酒泉卫星发射中心成功发射一颗由“快舟一号甲”火箭运载的5G低轨宽带卫星,也是全球首颗5G卫星,可以有效解决沙漠、海洋等地区网络覆盖和接入难的问题。假设该卫星的轨道为圆形,比地球同步卫星轨道低。该卫星与地球同步卫星相比,下列说法正确的是(   )
A . 线速度较大 B . 角速度较大 C . 周期较大 D . 向心加速度较大
目前,我国正按计划推进“天问一号”火星探测任务,这是中国航天的重大工程,预计今年我国将通过长征五号火箭发射火星探测器,该计划通过实施一次发射实现多个工程目标,包括火星环绕和着陆巡视,开展火星全球性和综合性探测。假设探测器在绕火星的圆轨道上运行周期为T,已知火星的质量为M,火星的半径为R,引力常量为G。求:
  1. (1) 探测器距火星表面的高度h;
  2. (2) 因探测需要,探测器经变轨后在火星表面附近的圆轨道上运行,求此时探测器的速度大小v。
在某个半径为R的行星表面,对于一个质量m的砝码,用弹簧测力计称量,其重力的大小为F,球体体积公式
  1. (1) 求该行星的第一宇宙速度v1
  2. (2) 计算该行星的平均密度。
开普勒是从大量天文观测数据中发现了行星绕太阳沿椭圆轨道运行的周期规律,即:所有行星运行轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。数学表达式为 ,其中k是一个确定值。请你应用万有引力及其他相关知识推导该比值,并说明该比值与哪些因素有关。(实际上行星绕太阳运行的椭圆轨道十分接近圆,在中学阶段都近似按圆轨道处理。)
北京时间4月29日,长征五号B遥二运载火箭搭载中国空间站天和核心舱从海南文昌航天发射场升空并成功入轨。此次发射成功不仅标志着中国载人航天工程“三步走”成功迈出第三步,也宣告中国开启空间站任务的新时代。天和核心舱目前运行在距离地面约400km~450km、倾角约42°的近地轨道。下列说法正确的是( )
A . 天和核心舱每天只能经过赤道正上方两次 B . 仅凭文中数据和万有引力常量G,就可以大致估算出地球质量 C . 将天和核心舱的轨道近似看成圆,其加速度一定大于地球赤道上某建筑的向心加速度 D . 将天和核心舱的轨道近似看成椭圆,其在近地点时的机械能大于远地点时的机械能
2021年4月29日,我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为 左右,地球同步卫星距地面的高度接近 。则该核心舱的(   )
A . 角速度比地球同步卫星的小 B . 周期比地球同步卫星的长 C . 向心加速度比地球同步卫星的大 D . 线速度比地球同步卫星的小
如图所示,是月亮女神、嫦娥1号绕月做圆周运行时某时刻的图片,用R1、R2、T1、T2分别表示月亮女神和嫦娥1号的轨道半径及周期,用R表示月亮的半径。此时二者的连线通过月心,轨道半径之比为1∶4。若不考虑月亮女神、嫦娥1号之间的引力,则下列说法正确的是(   )

A . 在图示轨道上,月亮女神的速度小于嫦娥1号 B . 在图示轨道上,嫦娥1号的加速度大小是月亮女神的4倍 C . 在图示轨道上,且从图示位置开始经二者第二次相距最近 D . 若月亮女神从图示轨道上加速,可与嫦娥1号对接
如图所示,两颗卫星A、B分别绕地球做匀速圆周运动(不考虑卫星间的相互作用)。下列分析正确的是(   )

A . A卫星的运动周期大 B . B卫星的加速度小 C . A卫星的动能大 D . B所受的地球引力小
北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星a、与地球自转周期相同的倾斜地球同步轨道卫星b,以及比它们轨道低一些的中轨道卫星c组成,它们均为圆轨道卫星。若某中轨道卫星与地球同步静止轨道卫星运动轨迹在同一平面内,下列说法正确的是(   )

A . 卫星b运行的线速度大于卫星c的线速度 B . 卫星a与卫星b一定具有相同的机械能 C . 可以发射一颗地球同步静止轨道卫星,每天同一时间经过温州上空同一位置 D . 若卫星b与卫星c的周期之比为3:1,某时刻两者相距最近,则约12小时后,两者再次相距最近
如图所示,地球绕太阳转、月球绕地球转。则在相同的一小段时间内,地球、月球在各自绕行轨道上转过的角度之比约为(   )

A . 27:1 B . 1:27 C . D .
我国发射的神舟十三号在太空运行六个月后安全返回到地面,三位宇航员通力协作,圆满完成各项预定任务。神舟十三号距离地球表面高度约等于地球半径的 , 运行周期约为1.5小时,且视为匀速圆周运动。下列对神舟十三号的描述正确的是(   )
A . 神舟十三号运行的线速度约为地球赤道上的物体随地球自转线速度的 B . 神舟十三号运行的加速度约为地球表面重力加速度的 C . 神舟十三号运行的角速度约为地球自转角速度的16倍 D . 宇航员在轨道舱里所受合力为恒力
第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍,理论分析表明当某种天体的第二宇宙速度达到光速c,这种天体就成为黑洞,如图所示,黑洞正在吞噬恒星的情景,若该黑洞的质量为M,引力常量为G,则下列说法正确的是(   )

A . 该黑洞的第一宇宙速度至少为 B . 该黑洞的最大半径为 C . 可求出该黑洞的最大密度 D . 某物体可绕该黑洞表面以速度做匀速圆周运动
假设宇航员在某一无大气层的星球表面以初速度2.0 m/s水平抛出一物体(不考虑星球自转的影响)并记录下物体的运动轨迹如图所示,O为抛出点。若该星球半径为4000 km,引力常量G=6.67×10-11N·m2·kg-2。下列说法正确的是( )

A . 该星球表面的重力加速度为4.0 m/s2 B . 该星球的质量约为2.4×1023kg C . 该星球的第一宇宙速度为4.0 km/s D . 若宇航员在地球上最多能举起100kg的重物,则在该星球上最多能举起400kg的重物
嫦娥四号是中国探月工程二期发射的月球探测器,也是人类第一个着陆月球背面的探测器;实现了人类首次月球背面软着陆和巡视勘察,意义重大,影响深远。若“嫦娥四号”从距月面高度为100km的环月圆形轨道I上的P点实施变轨,进入近月点为15km的椭圆轨道II,由近月点Q落月,如图所示。关于“嫦娥四号”,下列说法正确的是( )

A . 沿轨道I运动至P时,需点火加速才能进入轨道II B . 沿轨道II运行的周期小于沿轨道I运行的周期 C . 沿轨道II运行时在P点的加速度大于沿轨道I运行时在P时的加速度 D . 在轨道II上由P点运行到Q点的过程中,万有引力对其做正功,它的机械能增加
已知地球的半径 , 地球表面的重力加速度 , 月球绕地球运动的周期T=27d。
  1. (1) 求地球的第一宇宙速度;
  2. (2) 估算月球到地心的平均距离。(结果保留1位有效数字)
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