题目内容

9.近些年来,太空垃圾的数量一直处于快速增长之中,已严重威胁到了人造卫星和其他航天器的运行安全.目前科学家们研制的”太空垃圾清扫机器人”在未来几年将投入使用.该机器人能够通过一支机械臂牢固地抓住报废的人造卫星或是火箭残块,并将它们收集起来以抛入大气层烧毁,如图所示.假设在确定轨道上运动的“太空垃圾”和“机器人”均可视为匀速圆周运动.关于以上信息,下列说法正确的是(  )
A.抛入大气层的太空垃圾,其运动过程中机械能守恒
B.不同半径圆轨道上的太空垃圾周期可能相同
C.在近地轨道上的“机器人”的线速度比同步卫星的线速度大
D.质量大的太空垃圾的向心加速度比质量小的太空垃圾的向心加速度大

分析 机器人与太空垃圾绕地球做圆周运动万有引力提供向心力,应用万有引力公式与牛顿第二定律求出周期、线速度与向心加速度,然后分析答题.

解答 解:A、抛入大气层的太空垃圾运动过程要克服阻力做功,机械能减小,机械能不守恒,故A错误;
B、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$(\frac{2π}{T})^{2}$r,解得:T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$,不同轨道半径r的太空垃圾周期不同,贵B错误;
C、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,解得:v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,在近地轨道上的“机器人”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,在近地轨道上的“机器人”的线速度比同步卫星的线速度大,故C正确;
D、万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma,解得:a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$,向心加速度大小与垃圾质量无关,取决于其轨道半径,故D错误;
故选:C.

点评 本题考查了万有引力定律的应用,知道万有引力提供向心力是解题的前提,应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题.

练习册系列答案
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18.(1)在“测定金属的电阻率”的实验中,由于金属丝直径很小,不能使用普通刻度尺,应使用螺旋测微器.螺旋测微器的精确度为0.01 mm,用螺旋测微器测量某金属丝直径时的刻度位置如图1所示,从图中读出金属丝的直径为0.641mm.
(2)如果测出金属丝接入电路的长度l、直径d和金属丝接入电路时的电流I和其两端的电压U,就可求出金属丝的电阻率.用以上实验中直接测出的物理量来表示电阻率,其表达式为ρ=$\frac{πU{d}^{2}}{4Il}$.
(3)在此实验中,金属丝的电阻大约为4Ω,在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,选用了如下实验器材:
A.直流电源:电动势约4.5V,内阻不计;
B.电流表A:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω;
C.电压表V:量程0~3V,内阻约3kΩ;
D.滑动变阻器R:最大阻值10Ω;
E.开关、导线等.
在如图2可供选择的实验电路中,应该选图甲(填“甲”或“乙”),选择的接法为外接法(填“内”或“外”),此接法测得的电阻值将小于(填“大于”、“小于”或“等于”)被测电阻的实际阻值.

(4)根据所选实验电路图,在图3实物图中完成其余的连线.在闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置在最左(填“最左”或“最右”)端.
(5)根据所选量程,某次实验两电表的示数如图4,则读数分别为0.70V和11.5A.

(6)若某次实验测得接入电路金属丝的长度为0.810m,算出金属丝的横截面积为0.81×10-6m2,根据伏安法测出电阻丝的电阻为4.1Ω,则这种金属材料的电阻率为4.1×10-6Ω•m(保留二位有效数字).

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