高物理天體運動各種模型測驗考試

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1、08屆高三物理天體運動的各種模型試題(08年、4月)一、追趕相逢類型1-1、科學家在地球軌道外側發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽運行的小行星，經(jīng)過觀測該小行星每隔t時間與地球相遇一次，已知地球繞太陽公轉半徑是R，周期是T，設地球和小行星都是圓軌道，求小行星與地球的最近距離。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。解：設小行星繞太陽周期為T/，T/>T,地球和小行星沒隔時間t相遇一次，則有設小行星繞太陽軌道半徑為R/,萬有引力提供向心力有同理對于地球繞太陽運動也有由上面兩式有所以當?shù)厍蚝托⌒行亲罱鼤r1-2、火星和地球繞太陽的運動可以近似看作為同一平面內同方向的勻速圓周運動，已知火星的軌道半徑，地球的軌道半徑，從如圖所示的火

2、星與地球相距最近的時刻開始計時，估算火星再次與地球相距最近需多少地球年？（保留兩位有效數(shù)字）聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。解：設行星質量m，太陽質量為M，行星與太陽的距離為r，根據(jù)萬有引力定律，行星受太陽的萬有引力（2分）行星繞太陽做近似勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有（2分）（1分）以上式子聯(lián)立故（1分）地球的周期年，（1分）火星的周期（2分）16/16年=1.8年（1分）設經(jīng)時間t兩星又一次距離最近，根據(jù)（2分）則兩星轉過的角度之差（2分）（2分，答“2.2年”同樣給分）二、宇宙飛船類型（神舟五號類型）ⅡⅠⅢABr22-1、隨著我國“神舟五號”宇宙飛船的發(fā)射和回收成功。標志著我國的航天技術已

3、達到世界先進水平。如圖所示，質量為m的飛船繞地球在圓軌道Ⅰ上運行時，半徑為r1，要進入半徑為r2的更高的圓軌道Ⅱ，必須先加速進入一個橢圓軌道Ⅲ，然后再進入圓軌道Ⅱ。已知飛船在圓軌道Ⅱ上運動速度大小為υ，在A點通過發(fā)動機向后以速度大小為u（對地）噴出一定質量氣體，使飛船速度增加到v′進入橢圓軌道Ⅲ。（已知量為：m、r1、r2、υ、v′u）求：殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。⑴飛船在軌道I上的速度和加速度大小。⑵發(fā)動機噴出氣體的質量△m。解：（1）在軌道I上，有(2分)解得：(1分)同理在軌道II上(1分)由此得：(1分)在軌道I上向心加速度為a1,則有(2分)同理在軌道II上向心加速度a=,則有(2

4、分)由此得(1分)(2)設噴出氣體的質量為,由動量守恒得(3分)得:(2分)16/162-2、2003年10月15日9時整，我國“神舟”五號載人飛船發(fā)射成功，飛船繞地球14圈后，于10月16日6時23分安全返回。若把“神舟”五號載人飛船的繞地運行看作是在同一軌道上的勻速圓周運動，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。設“神舟”五號載人飛船繞地球運行的周期為T、地球表面的重力加速度為g、地球半徑為R，用T、g、R能求出哪些與“神舟”五號載人飛船有關的物理量？分別寫出計算這些物理量的表達式（不必代入數(shù)據(jù)計算）。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。解：對飛船,萬有引力作為圓周運動的

5、向心力②（2分）在地球表面③（2分）可得“神舟”五號軌道半徑（或軌道周長④此外還可求得“神舟”五號載人飛船的運行頻率⑤“神舟”五號載人飛船的運行角速度⑥“神舟”五號載人飛船的運行線速度⑦“神舟”五號載人飛船的運行向心加速度（加速度、軌道處重力加速度）⑧“神舟”五號載人飛船的離地面高度⑨2-3、2003年10月15日，我國神舟五號載人飛船成功發(fā)射。標志著我國的航天事業(yè)發(fā)展到了很高的水平。飛船在繞地球飛行的第5圈進行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨葹閔的圓形軌道。已知地球半徑為R，地面處的重力加速度為g.求：謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。（1）飛船在上述圓軌道上運行的速度v；（2）飛船在上述圓軌

6、道上運行的周期T.解：（1）設地球質量為M，飛船質量為m，圓軌道的半徑為由萬有引力定律和牛頓第二定律（3分）在地面附近有（3分）由已知條件（2分）求出（2分）16/16（2）由（3分）求出（3分）2-4、國執(zhí)行首次載人航天飛行的神州五號飛船于2003年10月15日在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)BA預定圓軌道地球射中心發(fā)射升空．飛船由長征-2F運載火箭先送入近地點為A、遠地點為B的橢圓軌道，在B點實施變軌后，再進入預定圓軌道，如圖所示．已知飛船在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，近地點A距地面高度為h1，地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，求：廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。（1）飛船在近地點A的加速度aA為多

7、大？（2）遠地點B距地面的高度h2為多少？解答：（1）設地球質量為M，飛船的質量為m，在A點受到的地球引力為2分地球表面的重力加速度2分由牛頓第二定律得4分（2）飛船在預定圓軌道飛行的周期2分由牛頓運動定律得2分解得4分三、同步衛(wèi)星3-1、射地球同步衛(wèi)星時，可認為先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的圓形近地軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火（噴氣發(fā)動機工作）實施變軌進入橢圓軌道，橢圓軌道的近地點為A，遠地點為B。在衛(wèi)星沿橢圓軌道（遠地點B在同