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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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小型登月器连接在航天站上,一起绕月球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球半径的3倍,某时刻,航天站使登月器减速分离,登月器沿如图所示的椭圆轨道登月,在月球表面逗留一段时间完成科考工作后,经快速启动仍沿原椭圆轨道返回,当第一次回到分离点时恰与航天站对接,登月器的快速启动时间可以忽略不计,整个过程中航天站保持原轨道绕月运行.已知月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,不考虑月球自转的影响,则登月器可以在月球上停留的最短时间约为(  )

A.10π

B.

C.10π

D.

 

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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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20174,我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空,随后与天宫二号交会对接.假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会,如图所示.已知天宫二号的轨道半径为r天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为TAB两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点,地球半径为R,引力常量为G.则  (         )

A.天宫二号的运行速度小于7.9km/s

B.天舟一号的发射速度大于11.2km/s

C.根据题中信息可以求出地球的质量

D.天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度

 

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经过几十万公里的追逐后,神舟十一号飞船于北京时间20161019日凌晨与天宫二号成功实施自动交会对接,如图所示,若神舟十一号飞船与天宫二号均绕地球的中心做半径为、沿逆时针方向的匀速圆周运动,已知地球的半径为,地球表面的重力加速度为,则(  )

A.神舟十一号飞船的线速度大小为

B.神舟十一号飞船从图示位置运动到天宫二号所在位置所需要时间为

C.神舟十一号飞船要想追上天宫二号,只需向后喷气

D.神舟十一号飞船要想追上天宫二号,万有引力一定对神舟十一号飞船先做负功后做正功

 

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嫦娥三号探月卫星沿地月转移轨道飞向月球,在距离月球表面点进行第一次刹车制动后被月球俘获,进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行。然后卫星在点又经过两次刹车制动,最终在距月球表面的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动,如图所示,则下列说法正确的是(       

A. 卫星在三个轨道上运动的周期

B. 不考虑卫星质量的变化,卫星在三个轨道上的机械能

C. 卫星在不同轨道运动到点(尚未制动)时的加速度都相等

D. 不同轨道的半长轴(成半径)的二次方与周期的三次方的比值都相等

 

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