[推荐学习]高考物理专题05万有引力与航天备考强化训练11万有引力(3)

2020-02-21 02:11

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【解析】据题意,卫星饶地球做匀速圆周运动,卫星的运行角速度与周期关系为:

???T2?1,即角速度与周期成反比,则1?1?;两颗卫星做匀速圆周运动,由万有T?2T2272r1?Mm9GM22??引力提供向心力,则有:G2?mr?,即r?3,所以有:。 22r2r?11?ggR2⒓【答案】R,。

R?h(R?h)2【解析】在地球表面附近,物体所受重力和万有引力近似相等,有:GMm?mg,航2RMmv2天器绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有:G?m?ma,(R?h)2(R?h)2ggR2解得:线速度v?R,向心加速度a?。 2R?h(R?h)㈢计算题 ⒔【答案】

mg月R1GM

?(h?R)。 ,R?h2R

【解析】⑴设月球第一宇宙速度为v,万有引力提供向心力,可有

Mmv2G2?mR R由此解得 v?GM RMm?mg月,而在距离月球表面h高处时,则2R⑵试题分析:在月球表面上,GGMmv2 ?m(R?h)(R?h)2在高h处玉兔的动能

mg月R212GMm, Ek?mv??22(R?h)2(R?h)而将玉兔发送到该处时,对它做的功应等于它在该处的机械能,即对它做的功为

W?Ek?Ep?mg月RR?h?(h?1R)。: 25

⒕【答案】(1)1.54V (2)不能(3)4×10 m

【解析】(1)法拉第电磁感应定律有E=BLv,代入数据得E=1.54V; K12的学习需要努力专业专心坚持

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(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流。 (3)在地面:GMm?mg 2RMmv2匀速圆周运动:G ?m2(R?h)R?hgR2解得:h?2?R,代入数据得:

v122

⒖【答案】(1)m1ω(R+h1) (2)11.5 N

2

【解析】(1)设货物相对地心的距离为r1,线速度为v1,则

r1=R+h 1 ① v1=r1ω ② 12

货物相对地心的动能为 Ek=m1v1 ③

2122

联立①②③得 Ek=m1ω(R+h1)④

2

(2)设地球质量为M,人相对地心的距离为r2,向心加速度为an,受地球的万有引力为F,则

r2=R+h2 ⑤

an=ω2r2 ⑥ Gm2MF=2 ⑦

r2GMg=2 ⑧

R设水平地板对人的支持力大小为N,人对水平地板的压力大小为N′,则

F-N=m2an ⑨ N′=N ⑩

1 联立⑤~⑩式并代入数据得 N′=11.5 N1○(四)选做题

⒗【答案】AD

Mm4π2【解析】根据G2?m2r知,轨道半径越大,周期越大,所以TA>TB,故A正确;

rTMmv2GM由G2?m知,v?,所以vB>vA,又因为质量相等,所以EkB>EkA,故B错误;

rrr根据开普勒第二定律可知,同一行星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等,所以C错误;由开普勒第三定律知,D正确.

m2m2a27FA?23G2 FB?7G2 RC?a ⒙【答案】(1)(2)(3)(4) T??2aa4GmK12的学习需要努力专业专心坚持

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r1??()2T (2) T18. 【答案】(1)

hr323232(arcsin?(h?r)RR?arcsin)T hr【解析】(1)设卫星B绕地球转动的周期为T′,根据万有引力定律和圆周运动的规律有

Mm2?2?m()h① h2TMm?2?G2?m?()2r②

rT?G式中,G为引力常量,M为地球的质量,m、m′分别为卫星A、B的质量。

r1由①②式得 T??()2T③

h(2)设卫星A和B连续不断地不能直接通讯的时间间隔为τ;在此时间间隔τ内,卫星A和B绕地心转动的角度分别为α和α′,则

???T2?④

K12的学习需要努力专业专心坚持

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????T?2?⑤

若不考虑卫星A的公转,两卫星不能直接通讯时,卫星B的位置应在图中B和 B′点之间,图中内圆表示地球的赤道。

由几何关系得 ?BOB??2(arcsinRR?arcsin) ⑥ hr由③式知,当r

α′-α=∠BOB′ ⑦

由③④⑤⑥⑦得

??r323232(arcsin?(h?r)RR?arcsin)T。 hrK12的学习需要努力专业专心坚持


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