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题文

一球形人造卫星,其最大横截面积为A、质量为m,在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动。由于受到稀薄空气阻力的作用,导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。卫星在绕地球运转很多圈之后,其轨道的高度下降了△H,由于△H <<R,所以可以将卫星绕地球运动的每一圈均视为匀速圆周运动。设地球可看成质量为M的均匀球体,万有引力常量为G。取无穷远处为零势能点,当卫星的运行轨道半径为r时,卫星与地球组成的系统具有的势能可表示为
(1)求人造卫星在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期;
(2)某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小,做出了如下假设:卫星运行轨道范围内稀薄空气的密度为ρ,且为恒量;稀薄空气可看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的,所有的颗粒原来都静止,它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度,在与这些颗粒碰撞的前后,卫星的速度可认为保持不变。在满足上述假设的条件下,请推导:
①估算空气颗粒对卫星在半径为R轨道上运行时,所受阻力F大小的表达式;
②估算人造卫星由半径为R的轨道降低到半径为R-△H的轨道的过程中,卫星绕地球运动圈数n的表达式。

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 万有引力定律及其应用
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小物块A的质量为m=2kg,物块与坡道间的动摩擦因数为μ=0.6,水平面光滑;坡道顶端距水平面高度为h=1m,倾角为θ=370;物块从坡道进入水平滑道时,在底端O点处无机械能损失,将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定墙上,另一自由端恰位于坡道的底端O点,如图所示。物块A从坡顶由静止滑下,重力加速度为g=10m/s2求:

(1)物块滑到O点时的速度大小.
(2)弹簧为最大压缩量时的弹性势能.
(3)物块A被弹回到坡道上升的最大高度.

如图所示,一质量为m的物块在与水平方向成θ角的力F的作用下从A点由静止开始沿水平直轨道运动,到B点后撤去力F, 物体飞出后越过“壕沟”落在平台EG段.已知物块的质量m =1kg,物块与水平直轨道间的动摩擦因数为μ=0.5,AB段长L=10m,BE的高度差h =0.8m,BE的水平距离 x =1.6m.若物块可看做质点,空气阻力不计,g取10m/s2

(1)要越过壕沟,求物块在B点最小速度v的大小;
(2)若θ=370,为使物块恰好越过“壕沟”,求拉力F的大小;

如图,相距L=1m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨左端间接有阻值R=2Ω的电阻,导轨所在足够长区域内加上与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T。现有电阻r=1Ω,质量m=1kg的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以速度从边界MN进入磁场后。

(1)求棒ab刚进入磁场时的加速度大小;
(2)棒ab进入磁场一段距离后,速度大小变为6m/s,求从进入磁场到此时的过程中电阻R产生的焦耳热为多少.
(3)求棒ab最终停的位置.

如图所示,光滑水平面AB右端B处固定连接一个竖直光滑半圆轨道,半圆轨道半径为R=0.9m,C为轨道的最高点。现有质量为10g子弹以v0=100m/s水平向右的速度射入静止物体,并留在物体中一起向右运动。(已知物体的质量为90g,物体与子弹均可视为质点)(取g=10m/s2)。

(1)子弹刚射入物体后的速度大小;
(2)带子弹的物体刚运动到C点时对轨道的压力;
(3)物体从C点离开轨道后,第一次落到水平面的位置.

如图有一传热良好的圆柱形气缸置于水平地面上,已知气缸内总高度40cm,缸的内部横截面积为100cm2,若用气密性很好的光滑活塞将气缸中的气体全部密封起来,再在活塞上放一重物,稳定后活塞离缸底30cm高,外界大气压强,环境温度保持恒定。则

(1)密封稳定后气体的压强为多少?活塞与重物的总质量为多少?(取g=10m/s2))
(2)若某同学先将一不规则小铁块放入气缸后,再用题中的活塞将气体封住,也放上同样的重物,再次稳定时活塞离缸底距离35cm,则小铁块的体积为多少?

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