当卫星进入轨道前加速的过程中,卫星上的物体(包括卫星本身)处于超重状态,此情景与“升降机”中物体的超重相同。当卫星进入轨道后正常运转时,卫星上的物体处于完全“失重”状态(因为重力刚好提供向心力),因此,在卫星上的仪器,凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用。

[例12] 某一物体在地球表面时,由弹簧测力计测得重160N,把此物体放在航天器中,若航天器以加速度(为地球表面的重力加速度)垂直地面上升,这时再用同一弹簧测力计测得物体的重力为90N,忽略地球自转的影响,已知地球半径R,求此航天器距地面的高度。

解析:物体在地球表面时,重力为160N ①

根据万有引力定律,在地面附近有

 ②

在距地面某一高度时,由牛顿定律得

 ③

根据万有引力定律,得

 ④

由①②③④式并代入数据解得

点评:人造卫星在轨道上运行时,处于完全失重状态;人造卫星发射、回收时,加速度均向上,处于超重状态。

[模拟试题]

1. 16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看不存在缺陷的是(   )

A. 宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动

B. 地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动

C. 天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象

D. 与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多

卫星绕地球稳定运行时,万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力,由,得,由此可知,轨道半径越大,卫星的线速度越小,当卫星由于某种原因速度发生改变时,受到的万有引力和需要的向心力不再相等,卫星将偏离原轨道运动。当时,卫星做近心运动,其轨道半径减小,由于万有引力做功,因而速度越来越大。反之,当时,卫星做离心运动,其轨道半径增加,速度越来越小。

[例9] 在半径为的轨道上做匀速圆周运动的卫星,它所具有的机械能为E,动能为,由于一种原因使它的速度突然增大,则当它重新稳定下来做匀速圆周运动时,有(   )

A. 增大,E增大,增大

B. 增大,E增大,减小

C. 减小,E增大,减小

D. 减小,E减小,增大

解析:增大时,说明外界对其做正功,故它的机械能E增大,卫星将表现离心现象,轨道半径将增大,万有引力做负功,动能减小,势能增大,故应选B。

点评:卫星的运动分为稳定和不稳定运行,当其所受的万有引力不刚好提供向心力时,其速度和半径就要发生变化,引力要做功,这为不稳定运行;而当所受的引力刚好提供向心力时,它运行的速度、轨道半径确定不变而做匀速圆周运动,这种状态称为稳定运行。对于稳定运行,应从入手,应用匀速圆周运动知识分析;对于不稳定运行的卫星问题(变轨问题)应从做功、能量转化的角度去分析处理。

 0  152488  152496  152502  152506  152512  152514  152518  152524  152526  152532  152538  152542  152544  152548  152554  152556  152562  152566  152568  152572  152574  152578  152580  152582  152583  152584  152586  152587  152588  152590  152592  152596  152598  152602  152604  152608  152614  152616  152622  152626  152628  152632  152638  152644  152646  152652  152656  152658  152664  152668  152674  152682  447348 

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