题目内容
13.中国探月工程二期的技术先导星嫦娥二号于2010年10月1日18时50分57秒在西昌卫星发射中心成功发射.有关嫦娥二号探月任务的部分重要数据如下:嫦娥二号卫星质量为2480kg,发射嫦娥二号的长征三号丙运载火箭全长54.84m,起飞质量345t,运载能力为3.8t,嫦娥二号发射是长征系列火箭的第131次飞行,嫦娥二号卫星的探月活动整个过程大致为:在西吕卫星发射中心,长征三号丙运载火箭把嫦娥二号卫星送A近地点高度200公里、远地点高度38万公里的直接奔月轨道,如图甲所示,卫星奔月1行约需112小时;当卫星到达月球附近的特定位置时,实施近月制动,进人近月点100公里的椭圆轨道;再经过两次轨道调整,进入100公里的极月圆轨道.(l)若运载嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭点火后前300s竖直向上运动的速度图象如图乙所示,前120s火箭的速度图象可以视为直线假设在前120s内地球对卫星的引力与在地面时相同,地面重力加速度g=10m/s20,求100s时火箭的高度和火箭对嫦娥二号卫星的推力.(保留3位有效数字)
(2)若月球质量为M,半径为r,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的$\frac{1}{6}$,嫦娥二号卫星在极月圆轨道运行时距月球表面高度为h,忽略嫦娥二号卫星在极月圆轨道运行时受到其它星体的影响,求嫦娥二号卫 星在极月圆轨道的运行周期.(用题中物理量字母表示)
分析 (1)由速度图象解出运载火箭点火后前120s内的加速度,根据牛顿第二定律F-mg=ma解出推力F.
(2)根据“嫦娥二号”卫星绕月飞行,万有引力提供向心力G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$=mR($\frac{2π}{T}$)2,以及在月球表面重力等于万有引力$\frac{mg}{6}$=G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$,其中R=r+h,可解出周期T.
解答 解:(1)由速度图象可知,运载火箭点火后前120s内的加速度为:a=$\frac{△v}{△t}$=20m/s2
H=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{1}{2}$×20×1002m=1.0×105m
由牛顿第二定律得:F-mg=ma
解得:F=ma+mg=2480×(20+10)N=7.44×104N
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行半径为:R=r+h
“嫦娥二号”卫星绕月飞行,万有引力提供向心力,有:
G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$=mR($\frac{2π}{T}$)2
在月球表面:$\frac{mg}{6}$=G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$,
联立解得:T=$\frac{2π(R+r)}{r}\sqrt{\frac{6(R+r)}{g}}$
答:(1)100s时火箭的高度和火箭对“嫦娥二号”的推力为7.44×104N.
(2)“嫦娥二号”卫星在极月圆轨道的运行周期为$\frac{2π(R+r)}{r}\sqrt{\frac{6(R+r)}{g}}$.
点评 本题的关键是要能读懂速度图象,并能根据图象解出运载火箭点火后前120s内的加速度.万有引力提供向心力;星球表面的重力等于万有引力,是解决天体问题的重要关系.
练习册系列答案
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1.下列说法正确的是( )
| A. | 布朗运动反映了液体分子在永不停息的做无规则热运动 | |
| B. | 气体分子的平均动能增大,压强也一定增大 | |
| C. | 不同温度下,水的饱和汽压都是相同的 | |
| D. | 完全失重状态下悬浮的水滴呈球状是液体表面张力作用的结果 | |
| E. | 分子动理论认为,单个分子的运动是无规则的,但是大量分子的运动仍然有一定规律 |
8.
如图所示,bc为固定在小车上的水平横杆,物块M串在杆上,靠摩擦力保持相对杆静止,M又通过轻细线悬吊着一个小铁球m此时小车正大小为α的加速度向右做匀加速运动,而Mm均相对小车静止,细线与竖直方向的夹角为θ小车的加速度逐渐增大,M始终和小车保持相对静止,当加速度增加到2a时( )
| A. | 细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍 | |
| B. | 横杆对M的摩擦力增加到原来的2倍 | |
| C. | 横杼对M的弹力增加到原来的2倍 | |
| D. | 细线的拉力增加到原来的2倍 |
18.
如图所示,叠放在一起的A、B两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中,其中B带正电Q,A不 带电,它们一起沿绝缘水平面以某一速度匀速运动.现突然使B不带电,A带上正Q的电荷量,则A、B的运动状态可能是( )
| A. | 一起匀速运动 | B. | -起加速运动 | C. | A匀速,B加速 | D. | A加速,B匀速 |
5.
A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球.两块金属板接在如图所示的电路中的R1为光敏电阻,R2为滑动变阻器,R3为定值电阻,当R2的滑动触头P在中间时闭合开关S,此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ.已知电源电动势E和内阻r一定,光敏电阻随光照的增强电阻变小,以下说法正确的是( )
| A. | 保持光照强度不变,将R2的滑动触头P向b端滑动,则R3消耗的功率变大 | |
| B. | 保持滑动触头P不动,让光敏电阻周围光线变暗,则小球重新平衡后θ变小 | |
| C. | 滑动触头向a端滑动,用更强的光照射R1则电压表示数变小 | |
| D. | 保持滑动触头不动,用更强的光照射R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值变小 |
2.如图所示是质量为1kg的质点在水平面上做直线运动的v-t图象,下列判断正确的是( ) 
| A. | 在t=1s时,质点的加速度为零 | |
| B. | 在3~7s时间内,质点的位移为11m | |
| C. | 在t=5s时间内,质点的运动方向发生改变 | |
| D. | 在4~6s时间内,质点的平均速度为3m/s |
3.
某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验,如图为实验装置简图,使用的是220V,50Hz的交流电源.他用钩码所受的重力表示小车受到的合外力,为了减小实验误差,你认为下列说法中不正确的是( )
| A. | 实验时要平衡摩擦力 | |
| B. | 实验时不需要平衡摩擦力 | |
| C. | 钩码受的重力远小于小车的总重力 | |
| D. | 实验进行时应先释放小车再接通电源 |