(2012?安徽一模)2011年7月11日23時(shí)41分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號(hào)丙運(yùn)載火箭,成功將“天鏈一號(hào)02星”送入太空.火箭飛行約26分鐘后,西安衛(wèi)星測控中心傳來的數(shù)據(jù)表明,星箭分離,衛(wèi)星成功進(jìn)入地球同步轉(zhuǎn)移軌道.“天鏈一號(hào)02星”是我國第二顆地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,又稱跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,由中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國空間技術(shù)研究院為主研制.中繼衛(wèi)星被譽(yù)為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”,是航天器太空運(yùn)行的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”,用于轉(zhuǎn)發(fā)地球站對中低軌道航天器的跟蹤測控信號(hào)和中繼航天器發(fā)回地面的信息的地球靜止通信衛(wèi)星.
(1)已知地球半徑R=6400kM,地球表面的重力加速度g=10m/s2,地球自轉(zhuǎn)周期
T=24h,
30.4
=0.7
,請你估算“天鏈一號(hào)02星”的軌道半徑為多少?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
(2)某次有一個(gè)赤道地面基站發(fā)送一個(gè)無線電波信號(hào),需要位于赤道地面基站正上方的“天鏈一號(hào)02星”把該信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到同軌道的一個(gè)航天器,如果航天器與“天鏈一號(hào)02 星”處于同軌道最遠(yuǎn)可通信距離的情況下,航天器接收到赤道地面基站的無線電波信號(hào)的時(shí)間 是多少?已知地球半徑為R,地球同步衛(wèi)星軌道半徑為r,無線電波的傳播速度為光速c.
分析:同步衛(wèi)星的周期已知,根據(jù)衛(wèi)星所受萬有引力提供向心力,在地球表面萬有引力和重力相等,由此可以計(jì)算出同步衛(wèi)星的軌道半徑r;求信號(hào)傳輸時(shí)間,需要確定信號(hào)傳輸?shù)木嚯x,需要由題意畫出傳輸示意圖,根據(jù)幾何關(guān)系得傳輸距離,由t=
s
v
可得信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間.
解答:解:(1)由題意知“天鏈一號(hào)02星”是地球同步衛(wèi)星,周期T=24h,衛(wèi)星在運(yùn)行過程中受地球的萬有引力提供向心力,令地球質(zhì)量為M,衛(wèi)星質(zhì)量為m,衛(wèi)星軌道半徑為r,地球半徑為R,則有
G
mM
r2
=mr(
T
)2

得衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道半徑r=
3
GMT2
4π2
         ①
又因?yàn)榈厍虮砻嬷亓Φ扔谌f有引力,即滿足mg=G
mM
R2
得地球質(zhì)量為M=
gR2
G
     ②
把②代入①得:r=
3
gR2T2
4π2
=
3
10×(6400×103)2×(24×3600)2
4×(3.14)2
m
≈4×107m.
(2)

“天鏈一號(hào)02星”與同軌道的航天器的運(yùn)行軌道都是同步衛(wèi)星軌道,所以“天鏈一號(hào)02星”與同軌道的航天器繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑為r
“天鏈一號(hào)02星”與航天器之間的最遠(yuǎn)時(shí)的示意圖如圖所示.由幾何知識(shí)可知:“天鏈一號(hào)02星”與航天器之間的最遠(yuǎn)距離
S=2
r2-R2

無線電波從發(fā)射到被航天器接收需要分兩步.首先
赤道地面基站A發(fā)射的信號(hào)被中繼衛(wèi)星B接收,信號(hào)傳輸距離為r-R,則信號(hào)傳輸時(shí)間
t1=
r-R
c

然后中繼衛(wèi)星B再把信號(hào)傳遞到同軌道的航天器C,信號(hào)傳輸距離S=2
r2-R2
,則信號(hào)傳輸時(shí)間為
t2=
S
c
=
2
r2-R2
c

所以共用時(shí):t=t1+t2=
r-R
c
+
2
r2-R2
c

答:(1)軌道半徑r=4×107m
(2)航天器接收到赤道地面基站的無線電波信號(hào)的時(shí)間是t=
r-R
c
+
2
r2-R2
c
點(diǎn)評(píng):萬有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力、萬有引力和表面的重力大小相等,能根據(jù)題設(shè)條件列方程求解,信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間需要正確的畫出信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D,根據(jù)幾何關(guān)系求出傳輸距離,然后求得時(shí)間.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?安徽一模)以下說法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?安徽一模)如圖所示,水平面與斜面由光滑的小圓弧相連,一光滑小球甲從傾角θ=30°的斜面上高h(yuǎn)=5cm的A點(diǎn)由靜止釋放,同時(shí)小球乙自C點(diǎn)以速度v0沿水平向右運(yùn)動(dòng),甲釋放后經(jīng)過t=1s在水平面上剛好與乙相碰.已知C點(diǎn)與斜面底端B處的距離L=3.8m,小球乙與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,求乙的速度v0.(g=10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?安徽一模)在“用圓錐擺實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證向心力公式“的實(shí)驗(yàn)中,AB為豎直轉(zhuǎn)軸,細(xì)繩一端系在A點(diǎn),另一端與小球C相連,如圖所示.當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①測量AC間細(xì)繩長度l;
②使AB軸轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng);
③測出此時(shí)C球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T,并標(biāo)出C球球心在AB軸上的投影點(diǎn)D,測出AD間距為S;
④算出C球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F;
⑤算出C球所受的合力F;
⑥驗(yàn)證向心力公式.
(I )在上述實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有哪些
AD
AD

A.C球的直徑    B.C球的質(zhì)量   C.C球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度   D.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭
(II)為了驗(yàn)證向心力公式正確.請用已知的物理量和第(I)題中你所選擇的物理量表示出AD間距S=
gT2
4π2
gT2
4π2

(III)這一實(shí)驗(yàn)方法簡單易行.但是有幾個(gè)因素可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的成功,請寫出一條
小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?安徽一模)如圖所示,AOB是游樂場中的滑道模型,它位于豎直平面內(nèi),由兩個(gè)半徑都是R的
14
圓周連接而成,它們的圓心O1,O2與兩圓弧的連接點(diǎn)O在同一豎直線上.O2B沿水池的水面,O2和B兩點(diǎn)位于同一水平面上.一個(gè)質(zhì)量為m的小滑塊可由弧AO的任意位置從靜止開始滑下,不計(jì)一切摩擦.
(1)假設(shè)小滑塊由A點(diǎn)靜止下滑,求小滑塊滑到O點(diǎn)時(shí)對O點(diǎn)的壓力;
(2)凡能在O點(diǎn)脫離滑道的小滑塊,其落水點(diǎn)到O2的距離如何;
(3)若小滑塊從開始下滑到脫離滑道過程中,在兩個(gè)圓弧上滑過的弧長相等,則小滑塊開始下滑時(shí)應(yīng)在圓弧AO上的何處(用該處到O1點(diǎn)的連線與豎直線的夾角的三角函數(shù)值表示).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?安徽一模)A、B兩列火車,在同一軌道上同向行駛,A車在前,其速度vA=10m/s,B車在后,速度vB=30m/s,因大霧能見度很低,B車在距A車x0=75m時(shí)才發(fā)現(xiàn)前方有A車,這時(shí)B車立即剎車,但B車要經(jīng)過180m才能停下來.
(1)B車剎車時(shí)A仍按原速率行駛,兩車是否會(huì)相撞?
(2)若B車在剎車的同時(shí)發(fā)出信號(hào),A車司機(jī)經(jīng)過△t=4s收到信號(hào)后加速前進(jìn),則A車的加速度至少多大才能避免相撞?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案