题目内容
【题目】2007年10月24日,中国首颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空,准确进入预定轨道.随后,“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道.如图所示,阴影部分表示月球,设想飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上作匀速圆周运动,到达A点时经过暂短的点火变速,进入椭圆轨道Ⅱ,在到达轨道Ⅱ近月点B点时再次点火变速,进入近月圆形轨道Ⅲ,而后飞船在轨道Ⅲ上绕月球作匀速圆周运动.已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0.不考虑其它星体对飞船的影响,求:
(1)飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ的速度之比.
(2)飞船从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间.
(3)如果在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两只飞船,它们绕月球飞行方向相
同,某时刻两飞船相距最近(两飞船在月球球心的同侧,且两飞船与月球球心在同一直线上),则经过多长时间,他们又会相距最近?
【答案】(1) (2)
(3)
【解析】试题分析:根据万有引力提供圆周运动向心力,由半径与关系求得速度之比;根据开普勒行星定律由半长轴的关系求得周期,从远月点飞到近月点所用时间为椭圆轨道的一半周期;相距最近时,两飞船中运得快的比运动得慢的多绕月飞行n周,根据角速度关系求解所用时间即可。
(1)由万有引力提供向心力有:,解得:
所以:
(2)设飞船在轨道I上的运动周期为T1,在轨道I有:
在月球表面有:
由以上可得:
设飞船在轨道II上的运动周期T2,而轨道II的半长轴为2.5R,
根据开普勒定律得:
可解得:
所以飞船从A到B的飞行时间为:
(3)设飞船在轨道I上的角速度为ω1、在轨道III上的角速度为ω3,有:
所以
设飞飞船再经过t时间相距最近,有:ω3t﹣ω1t=2nπ
所以
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【题目】在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计.
(1)为了完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:
弹力F(N) | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
伸长量 x(10-2 m) | 0.74 | 1.80 | 2.80 | 3.72 | 4.60 | 5.58 | 6.42 |
根据表中数据在作出F-x图象__________并求得该弹簧的劲度系数k=________N/m;
(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图甲所示,其读数为________N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示______________;
(3)由图得到F合=________N.