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题型:计算题 题类: 难易度:普通

河北省唐山市开滦第二名校2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题

 如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星,向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成,如图所示,1为赤道;2为近地卫星轨道,在该轨道上运行的卫星,绕行半径可近似为地球半径R;3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道,在该轨道上运行的卫星,绕行半径为r;4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道,在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。

(1)、求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比;
(2)、求轨道2上的卫星与轨道4上的卫星速度之比;
(3)、请判断轨道2与轨道3上的卫星谁的向心加速度更大,并说明理由。
举一反三
人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力,使人类对宇宙的认识越来越丰富。

(1)开普勒坚信哥白尼的“日心说”,在研究了导师第谷在20余年中坚持对天体进行系统观测得到的大量精确资料后,提出了开普勒三定律,为人们解决行星运动问题提供了依据,也为牛顿发现万有引力定律提供了基础。

开普勒认为:所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近,在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。请你以地球绕太阳公转为例,根据万有引力定律和牛顿运动定律推导出此常量的表达式。

(2)天文观测发现,在银河系中,由两颗相距较近、仅在彼此间引力作用下运行的恒星组成的双星系统很普遍。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动,周期为T,两颗恒星之间的距离为d,引力常量为G。求此双星系统的总质量。

(3)北京时间2019年4月10日21时,由全球200多位科学家合作得到的人类首张黑洞照片面世,引起众多天文爱好者的兴趣。

同学们在查阅相关资料后知道:①黑洞具有非常强的引力,即使以3×108m/s的速度传播的光也不能从它的表面逃逸出去。②地球的逃逸速度是第一宇宙速度的倍,这个关系对于其他天体也是正确的。③地球质量me =6.0×1024kg,引力常量G= 6.67×10-11N• m 2/ kg 2

请你根据以上信息,利用高中学过的知识,通过计算求出:假如地球变为黑洞,在质量不变的情况下,地球半径的最大值(结果保留一位有效数字)。(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

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