如图轨道Ⅲ为地球同步卫星轨道,发射同步卫星的过程可以筒化为以下模型:先让卫星进入一个近地圆轨道Ⅰ(离地高度可忽略不计),经过轨道上点时点火加速,进入椭圆形转移轨道Ⅱ。该椭圆轨道Ⅱ的近地点为圆轨道Ⅰ上的点,远地点为同步圆轨道Ⅲ上的点。到达远地点时再次点火加速,进入同步轨道Ⅲ。已知引力常量为,地球质量为,地球半径为,飞船质量为,同步轨道距地面高度为。当卫星距离地心的距离为时,地球与卫星组成的系统的引力势能为(取无穷远处的引力势能为零),忽略地球自转和喷气后飞船质量的変化,问:
(1)在近地轨道Ⅰ上运行时,飞船的动能是多少?
(2)若飞船在转移轨道Ⅱ上运动过程中,只有引力做功,引力势能和动能相互转化。已知飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行中,经过点时的速率为,则经过点时的速率多大?
(3)若在近地圆轨道Ⅰ上运行时,飞船上的发射装置短暂工作,将小探测器射出,并使它能脱离地球引力范围(即探测器可以到达离地心无穷远处),则探测器离开飞船时的速度(相对于地心)至少是多少?(探测器离开地球的过程中只有引力做功,动能转化为引力势能)
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如图轨道Ⅲ为地球同步卫星轨道,发射同步卫星的过程可以筒化为以下模型:先让卫星进入一个近地圆轨道Ⅰ(离地高度可忽略不计),经过轨道上点时点火加速,进入椭圆形转移轨道Ⅱ。该椭圆轨道Ⅱ的近地点为圆轨道Ⅰ上的点,远地点为同步圆轨道Ⅲ上的点。到达远地点时再次点火加速,进入同步轨道Ⅲ。已知引力常量为,地球质量为,地球半径为,飞船质量为,同步轨道距地面高度为。当卫星距离地心的距离为时,地球与卫星组成的系统的引力势能为(取无穷远处的引力势能为零),忽略地球自转和喷气后飞船质量的変化,问:
(1)在近地轨道Ⅰ上运行时,飞船的动能是多少?
(2)若飞船在转移轨道Ⅱ上运动过程中,只有引力做功,引力势能和动能相互转化。已知飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行中,经过点时的速率为,则经过点时的速率多大?
(3)若在近地圆轨道Ⅰ上运行时,飞船上的发射装置短暂工作,将小探测器射出,并使它能脱离地球引力范围(即探测器可以到达离地心无穷远处),则探测器离开飞船时的速度(相对于地心)至少是多少?(探测器离开地球的过程中只有引力做功,动能转化为引力势能)
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我国首个空间实验室“天宫一号”发射轨道为一椭圆,如图甲所示,地球的球心位于该椭圆的一个焦点上,A、B两点分别是卫星运行轨道上的近地点和远地点.若A点在地面附近,且卫星所受阻力可以忽略不计.之后“天宫一号”和“神舟八号”对接,如乙图所示,A代表“天宫一号”,B代表“神舟八号”,虚线为各自的轨道.由以上信息,可以判定( )
A. 图甲中卫星运动到A点时其速率一定大于7.9km/s
B. 图甲中若要卫星在B点所在的高度做匀速圆周运动,需在B点加速
C. 图乙中“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度
D. 图乙中“神舟八号”加速有可能与“天宫一号”实现对接
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如图所示,在某次发射卫星的过程中,卫星由近地圆形轨道进入椭圆轨道,图中O点为地心,地球半径为R,A点是近地圆形轨道和椭圆轨道的切点,远地点B离地面高度为6R,设卫星在近地圆形轨道运动的周期为T。下列说法正确的是( )
A. 卫星由近地圆形轨道的A点进入椭圆轨道需要使卫星减速
B. 卫星在椭圆轨道上通过A点时的速度大于通过B点时的速度
C. 卫星在椭圆轨道上通过A点时的加速度是通过B点时加速度的6倍
D. 卫星在椭圆轨道上由A点经4T的时间刚好能到达B点
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如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道Ⅰ上运行(忽略卫星到地面高度),然后通过变轨在椭圆轨道Ⅱ上运行,Q是轨道Ⅰ、Ⅱ相切点,当卫星运动到远地点P时,再变轨成为地球同步卫星在轨道Ⅲ上运行,下列说法正确的是
A.卫星在轨道Ⅰ上经过Q点时的加速度小于在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度
B.卫星在轨道Ⅱ上经Q点时的速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度
C.若地球质量为M,P到地面的高度是r,则卫星在轨道Ⅲ上的运行周期为
D.因同步卫星运行速度很大,所以在同步卫星中的时钟比地球上的时钟走得慢得多
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如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道Ⅰ上运行(忽略卫星到地面高度),然后通过变轨在椭圆轨道Ⅱ上运行,Q是轨道Ⅰ、Ⅱ相切点,当卫星运动到远地点P时,再变轨成为地球同步卫星在轨道Ⅲ上运行,下列说法正确的是
A. 卫星在轨道Ⅰ上经过Q点时的加速度小于在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度
B. 卫星在轨道Ⅱ上经Q点时的速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度
C. 若地球质量为M,P到地面的高度是r,则卫星在轨道Ⅲ上的运行周期为
D. 卫星在 Ⅱ轨道的P点处于超重状态
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卫星发射进人预定轨道往往需要进行多次轨道调整,如图所示,某次发射任务中先将卫星送至近地圆形轨道(卫星离地高度远小于地球半径),然后再控制卫星进入椭圆轨道,最后进入预定圆形轨道运动,图中O点为地心,A点是近地轨道和椭圆轨道的交点,B点是远地轨道与椭圆轨道的交点,远地点B离地面高度为6R(R为地球半径).设卫星在近地圆形轨道运动的周期为T,下列说法正确的是
A. 控制卫星从图中近地圆轨道进人椭圆轨道需要使卫星减速
B. 卫星在近地圆形轨道与远地圆形轨道运动的速度之比为:1
C. 卫星从A点沿椭圆轨道到达B点所用的时间至少为4T
D. 卫星在近地圆轨道通过A点的加速度小于在椭圆轨道通过A点时的加速度
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(12分)发射地球同步卫星时,先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上,在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道,最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道,如图所示。已知同步卫星的运动周期为T,地球的半径为R,地球表面重力加速度为g,求:
(1)卫星在近地点A的加速度大小;
(2)远地点B距地面的高度。
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发射地球同步卫星时,先将卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道上,在卫星经过A点时点火,实施变轨,进入远地点为B的椭圆轨道上,然后在B点再次点火,将卫星送入同步轨道,如图所示,已知同步卫星的运动周期为T,地球的半径为R,地球表面重力加速度为g.
(1)求出卫星在近地点A的加速度大小a;
(2)求出远地点B距地面的高度h2;
(3)列出计算卫星在椭圆轨道上的周期T'的表达式.
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