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15.同步卫星的发射过程是:先将卫星发射到近地圆轨道.通过几次变轨最终稳定在同步卫星圆轨道上.下列判断正确的是(  )
A.卫星在每次变轨前后机械能不变
B.卫星在同步轨道的动能比近地轨道的动能大
C.卫星在同步轨道的机械能比近地轨道的机械能大
D.卫星在近地轨道上的加速度等于赤道上物体随地球自转的向心加速度

分析 卫星发射到近地圆轨道后,经过几次加速变轨,使其做离心运动,最终稳定在同步卫星圆轨道上,变轨在点火动力作用下,机械能增大,再由引力提供向心力,得出半径越大的,速度越小,最后近地轨道上的加速度近似等于地球表面的重力加速度,而远大于赤道上物体随地球自转的向心加速度.

解答 解:A、卫星在每次变轨后,做离心运动,速度增大,此时高度不变,则机械能会变大,故A错误;
B、根据引力提供向心力,则有:$\frac{GMm}{{r}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{r}$,解得v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,由于卫星在同步轨道高于近地轨道,因此卫星在同步轨道速度小于比近地轨道的速度,那么在同步轨道的动能比近地轨道的动能小,故B错误;
C、由A选项分析,则有在同步轨道的机械能比近地轨道的机械能大,故C正确;
D、在近地轨道上的加速度等于地球表面的重力加速度,而赤道上物体随地球自转的向心加速度远小于地球表面的重力加速度,故D错误.
故选:C.

点评 考查变轨的原理,掌握离心运动的条件,理解引力提供向心力的应用,注意半径越大的,运动速度越小,角速度越小,向心加速度越小,而周期越大,同时会区分物体随地球自转的向心加速度与地球表面的重力加速度,及近地轨道的重力加速度的不同.

练习册系列答案
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10.小明、小刚、小敏所在的学习兴趣小组在研究玩具电动机的工作状态时,想描绘出电动机工作时两端电压U和通过电动机线圈的电流I的U-I图线.
实验室备有下列器材:
待测电动机M(额定电流0.9A,额定电压4.0V)
电流表A1(量程5A,内阻约为0.1Ω)
电流表A2(量程0.6A,内阻=2.0Ω)
电压表V1(量程4.5V,内阻约为8kΩ)
电压表V2(量程3V,内阻约为10kΩ)
电阻箱R0(0~99.9Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值为100Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值为10Ω)
电源E(电动势为6V,内阻很小)
开关S,导线若干
为了达到实验目的且操作方便、并尽可能提高测量精度,他们设计了图甲所示的测量电路图,并让小明先把量程为0.6A的电流表改装成了量程为1.0A的电流表.
(1)图甲中电流表应选A2,电压表应选V1,滑动变阻器应选R2,虚线框中的元件是R0.(均填器材代号字母)
(2)实验中,小组同学团结合作、按正确操作完成了实验.小敏根据探测记录,作出了图乙所示的M在不转动和转动两种情形下两端电压U随电流I变化的图线.由图可知,M内部线圈的电阻约为2.5Ω.(结果保留两位有效数字)
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