11.一顆在赤道上空運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星,其軌道半徑為r=3R(R為地球半徑),已知地球表面重力加速度為g,則該衛(wèi)星的運(yùn)行周期是多大?若衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,已知地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0,某一時(shí)刻衛(wèi)星通過(guò)赤道上某建筑物的正上方,再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間它又一次出現(xiàn)在該建筑物上方?

分析 人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由地球的萬(wàn)有引力提供向心力,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解衛(wèi)星的運(yùn)行周期和速率.
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),建筑物隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)過(guò)的角度與建筑物轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差等于2π時(shí),衛(wèi)星再次出現(xiàn)在建筑物上空.

解答 解:對(duì)衛(wèi)星運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得
$G\frac{Mm}{(3R)^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}•3R$
地球表面的物體受到重力等于萬(wàn)有引力$mg=G\frac{Mm}{{R}^{2}}$
聯(lián)立解得
$T=6π\(zhòng)sqrt{\frac{3R}{g}}$;
以地面為參照物,衛(wèi)星再次出現(xiàn)在建筑物上方時(shí),建筑物隨地球轉(zhuǎn)過(guò)的弧度比衛(wèi)星轉(zhuǎn)過(guò)弧度少2π.
ω1△t-ω0△t=2π,
所以$△t=\frac{2π}{{ω}_{1}-{ω}_{0}}=\frac{2π}{\frac{2π}{T}-{ω}_{0}}=\frac{2π}{\frac{1}{3}\sqrt{\frac{g}{3R}}-{ω}_{0}}$;
答:該衛(wèi)星的運(yùn)行周期是$6π\(zhòng)sqrt{\frac{3R}{g}}$;再經(jīng)過(guò)$\frac{2π}{\frac{1}{3}\sqrt{\frac{g}{3R}}-{ω}_{0}}$,它又一次出現(xiàn)在該建筑物正上方.

點(diǎn)評(píng) 本題考查萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力.第(2)問(wèn)對(duì)于建筑物與衛(wèi)星的角速度大小關(guān)系不能,可將衛(wèi)星與同步衛(wèi)星相比較得到.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.下面是歷史上的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)的裝置圖,其中發(fā)現(xiàn)電子的裝置是(  )
A.
湯姆孫的氣體放電管
B.
利用晶體做電子束衍射實(shí)驗(yàn)
C.
α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置
D.
觀察光電效應(yīng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.下列敘述正確的是(  )
A.奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)
B.盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明原子很小
C.胡克發(fā)現(xiàn)彈簧彈力大小總是與彈簧長(zhǎng)度成正比
D.在國(guó)際單位制中,力學(xué)的基本單位是米、牛頓、秒

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.某同學(xué)測(cè)繪標(biāo)有“5V   0.5A”字樣的小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖象,要使小燈泡兩端的電壓從0到5V連續(xù)變化,使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確,除了導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外,可供選擇的儀器還有:
A.電流表(量程為0.6A,內(nèi)阻約為2Ω);
B.電流表(量程為3A,內(nèi)阻約為0.2Ω);
C.電壓表(量程為3V,內(nèi)阻約為2kΩ);
D.電壓表(量程為6V,內(nèi)阻約為4.5kΩ);
E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0~10Ω,額定電流為2A);
F.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0~100kΩ,額定電流為0.5A);
G.電池組(電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻約為1Ω).
(1)選用的器材代號(hào)為ADEG.
(2)請(qǐng)?jiān)诖痤}卡中對(duì)應(yīng)的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)描出P-U2圖象如圖所示,小燈泡在1V電壓下的阻值為R=15Ω.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.利用傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合,可以繪制出物體運(yùn)動(dòng)的圖象.某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到一沿平直軌道運(yùn)動(dòng)小車的速度一時(shí)間圖象如圖所示,由此圖象可知(  )
A.小車在20s~40s做加速度恒定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)
B.20s末小車回到出發(fā)點(diǎn)
C.小車0~10s內(nèi)的平均速度大于10~20s內(nèi)的平均速度
D.小車10~30s內(nèi)的加速度方向相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.研究下列運(yùn)動(dòng)著的物體,可看作質(zhì)點(diǎn)的是( 。
A.小孩沿滑梯向下滑動(dòng)的姿勢(shì)
B.門窗的轉(zhuǎn)動(dòng)
C.研究射出炮口旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的炮彈的飛行距離
D.研究豎直下落的長(zhǎng)桿經(jīng)過(guò)窗臺(tái)的時(shí)間

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.如圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流電機(jī)的原理圖,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=20cm,匝數(shù)為n=100、電阻為r=1Ω的正方形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=$\frac{\sqrt{2}}{π}$T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′以角速度ω=10π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R=9Ω的定值電阻連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.從線框與磁場(chǎng)方向平行位置開(kāi)始計(jì)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.電壓表讀數(shù)為40V
B.電阻R上的電功率為160W
C.電阻R兩端的電壓u隨時(shí)間的規(guī)律是u=36$\sqrt{2}$cos10πt(V)
D.通過(guò)電阻R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i=4cos10πt(A)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

3.如圖所示,用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩系著質(zhì)量m=0.5kg的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn),小球可視為質(zhì)點(diǎn),取g=10m/s2.求小球在最低點(diǎn)時(shí)所受細(xì)繩拉力的大小F.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示,光滑的曲面與光滑的水平面平滑相連,一輕彈簧右端固定,質(zhì)量為m的小球從高度h處由靜止下滑,則( 。
A.小球與彈簧剛接觸時(shí),速度大小為$\sqrt{2gh}$
B.小球與彈簧接觸的過(guò)程中,小球機(jī)械能守恒
C.小球在壓縮彈簧最短時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為$\frac{1}{2}$mgh
D.小球在壓縮彈簧的過(guò)程中,小球的加速度保持不變

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