如图所示是月亮女神、嫦娥号绕月亮做圆周运动时某时刻的图片,用、、、分别表示月亮女神和嫦娥号的轨道半径及周期,用表示月亮的半径.
()请用万有引力知识证明:它们遵循,其中是只与月球质量有关而与卫星无关的常量;
()再经多少时间两卫星第一次相距最远;
()请用嫦娥号所给的已知量,估测月球的平均密度.
假设太阳系内某行星和地球的公转轨道均为圆形,且在同一平面内,如图所示,半径较小的轨道是某行星公转的轨道,半径较大的轨道是地球公转的轨道.在地球上观测,发现该行星与太阳可呈现的视角(太阳与行星均看成质点,它们与眼睛连线的夹角)有最大值,并且最大视角的正弦值为16/25.则该行星的公转周期为多少年?
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?
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和(图中未标出),卫星的轨道半径是的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.张角和满足
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
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
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