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2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖...

2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料,它的发现使太空电梯缆线的制造成为可能,人类将有望通过太空电梯进入太空。如图所示,现假设有一太空电梯悬在赤道上空某处,相对地球表面静止,忽略下面缆线的质量。已知地球半径为R,自转周期为T,地球质量为M,万有引力常量为G.试讨论:

(1)太空电梯的距地高度;

(2)若赤道平面内的一颗卫星环绕地球做圆周运动,环绕方向与地球自转方向相反,周期为2T,某一时刻卫星在太空电梯正上方,问至少经过多长时间卫星再次经过太空电梯正上方?

 

(1) (2) 【解析】 (1)太空电梯在轨运行,万有引力提供向心力,有 解得: (2)太空电梯与卫星环绕方向相反,所以卫星再次运行到太空电梯正上方时,它们与球心的连线扫过的圆心角形成一个周角. 有: 得: 解得:
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我国的天链一号卫星是地球同步轨道卫星,可为载人航天器及中低轨道卫星提供数据通讯。如图为天链一号卫星、赤道平面内的低轨道卫星和地球的位置关系示意图,为地心,卫星相对地球的张角分别为图中未标出),卫星的轨道半径是4倍。已知卫星绕地球同向运行,卫星的周期为,在运行过程中由于地球的遮挡,卫星会进入与卫星通讯的盲区。卫星间的通讯信号视为沿直线传播,信号传输时间可忽略,下列分析正确的是(   

A.张角满足

B.卫星的周期为

C.卫星每次在盲区运行的时间为

D.卫星每次在盲区运行的时间为

 

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宇宙飞船以周期绕地球做圆周运动时,由于地球遮挡阳光,会经历类似日全食的过程,如图所示。已知地球的半径为,地球质量为,引力常量为,地球自转周期为太阳光可看作平行光,宇航员在点测出的张角为,则(   

A.飞船绕地球运动的线速度为

B.一天内飞船经历日全食的次数为

C.飞船每次经历日全食过程的时间为

D.飞船每次经历日全食过程的时间为

 

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人造卫星甲、乙分别绕地球做匀速圆周运动,卫星乙是地球同步卫星,卫星甲、乙的轨道平面互相垂直,乙的轨道半径是甲轨道半径的倍,某时刻两卫星和地心在同一直线上,且乙在甲的正上方(称为相遇),如图所示,在这以后,甲运动8周的时间内,它们相遇了(   )

A.4次 B.3次 C.2次 D.6次

 

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已知地球自转周期为T0,有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星,自西向东绕地球运行,其运行半径为同步轨道半径的四分之一,该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是

A. B. C. D.

 

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如右图,三个质点a、b、c质量分别为m1、m2、M(M>> m1,M>> m2).在c的万有引力作用下,a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动,它们的周期之比TaTb=1k;从图示位置开始,在b运动一周的过程中,则    (     )

A.a、b距离最近的次数为k

B.a、b距离最近的次数为k+1

C.a、b、c共线的次数为2k

D.a、b、c共线的次数为2k-2

 

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