高考物理人造衛(wèi)星系列問題-免費閱讀
【正文】 4πR 3/3 其中 R 為宇宙的半徑， ρ 為宇宙的密度，則宇宙的逃逸速度為 22G mv=R由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速 c，即 v2＞ c,則由以上三式可得 ?22 6 1 03cR = 4 .0 1 1 0 m , 合 4 .2 4 1 0 光 年8 π ρ G 專題訓練 N 統(tǒng)，雙星系統(tǒng)由兩個星體構(gòu)成，每個星體的線度都遠小于兩星體之間的距離 .且距離其他星體很遠，可以當作孤立系統(tǒng)來處理 .現(xiàn)知某雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是 m，兩者相距 L，它們正圍繞兩者連線的中點做圓周運動 . （ 1）試計算該雙星系統(tǒng)的運動周期 T計算 ； （ 2）若實驗上觀測到的運動周期為 T觀測 ，且 T觀測 ： T計算 =1： （ N＞ 1） .為了解釋 T觀測 與 T計算 的不同，目前有一種流行的理論認為，在宇宙中可能存在一種望遠鏡觀測不到的暗物質(zhì) .作為一種簡化模型，我們假定在以這兩個星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著這種暗物質(zhì) .若不考慮其他暗物質(zhì)的影響，請根據(jù)這一模型和上述觀測結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)的密度 . 專題訓練 解析： 如圖所示。達到第二宇宙速度的還受到太陽的引力。 其中 向心力 f的大小不超過重 力的 %，因此在計算中 可以認為萬有引力和重力大 小相等 。 例 6. 質(zhì)量為 m的探測器以相對于太陽的速率 v0飛向太陽系的一個質(zhì)量為 M的行星，此時該行星相對于太陽的速率為u0；探測器繞過行星后相對于太陽的速率變?yōu)?v，這時該行星相對于太陽的速率為 u；為了研究方便，假設(shè) v0、 u0、v、 u的方向都互相平行，只考慮該 探測器和該行星之間的萬有引力。 專題聚焦 這種方法為衛(wèi)星提供電能并不真正可取 .因為 感應(yīng)電流總是阻礙相對運動 的 ,(用右手定則可以判定在 懸繩中 的感應(yīng)電流方向向上 ,所受的安培力向西 )在發(fā)電的同時 ,衛(wèi)星必受到安培力的阻礙作用 ,一定有機械能轉(zhuǎn)化為電能 .不過在 衛(wèi)星需要降低運行軌道時 ,可以采用這種方法 . 專題聚焦 例 6. 美國科學家曾在航天飛機上做過“衛(wèi)星懸繩發(fā)電”實驗．當時航天飛機在赤道上空以 的速度從西向東做勻速圓周運動，所在處地磁場的磁感應(yīng)強度為 B= 105T。 解答 : 已知量為 :等效電流 I,噴出速度 v,離子電量 q,離子荷質(zhì)比 q/m. Δ mF = vΔ tqIt???Δ mm=Δ qq0 .0 2 5 NIvk??m IvF=q,21U q = m v2 P U I? 專題聚焦 ① 設(shè)時間 Δt 內(nèi)噴出的氙離子質(zhì)量為 Δm ，由動量定理有 噴出的氙離子的荷質(zhì)比 qk=m由電流的定義： 而 可得 這個推力相當小，產(chǎn)生的加速度也非常小 (約 104m/s2)，但經(jīng)過長時間連續(xù)加速，探測器得到的速度將是很大的（每年增加 3km/s）。航天器的姿態(tài)控制、軌道維持以及遠程探測器的運行動力，就不能完全靠化學燃料了。 v1 v2 v3 v4 專題聚焦 P Q 解答 :根據(jù)題意有 v2v1,v4v3 而 v v4是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的線速度，由下式 知 v1v4 ?G M 1v=r r故結(jié)論為 v2v1v4v3 衛(wèi)星沿橢圓軌道由 P→ Q運行 時，由 機械能守恒 可知，其重 力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，因此有 v2v3 衛(wèi)星的回收實際上是衛(wèi)星發(fā)射過程的逆過程 四、不同高度的衛(wèi)星 ?G M 1v=r r ?33rT = 2 π rGM 可知 ,在所有繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星中， 離地面越高的衛(wèi)星，軌道 半徑越大、線速度越小、周期越大 。 ?同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星是 相對地球表面靜止 的 穩(wěn)定運行 衛(wèi)星 . 專題聚焦 神舟六號飛船的運行軌道離地面的高度為 345 km，線速度約 ，周期約 90min。 即衛(wèi)星離地心越遠，它運行的周期越長 。 31GMv = = g R = 7 .9 1 0 m / sR當 vv1時，物體 落回地面 ； 當 vv1時，成為衛(wèi)星 ,軌道 不再是圓 。 例 1. 如圖所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星時，先進入一個近地的圓軌道，然后在 P點點火加速，進入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上的 P，遠地點為同步軌道上的 Q），到達遠地點時再次自動點火加速，進入同步軌道。如果不進行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能變化情況將會是 Ａ .動能、重力勢能和機械能都逐漸減小 Ｂ .重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能不變 Ｃ .重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，機械能不變 Ｄ .重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能逐漸減小 解答 :由于阻力很小，軌道高度的變化很慢， 衛(wèi)星運行的每一圈仍可認為是勻速圓周運動。已知深空一號離子發(fā)動機向外噴射氙離子的等效電流大小為 I=，氙離子被噴出時的速度是 v= 104m/s。只要給探測器安上面積足夠大的薄膜，并讓它正對太陽，就能從太陽得到源源不斷的動力。
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