【知识点详解】
1. **万有引力定律**:万有引力定律是物理学中的基本定律,由艾萨克·牛顿提出。它表明任何两个质点之间都存在引力,引力的大小与它们的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。公式为 F = G * (m1 * m2) / r^2,其中 F 是引力,G 是万有引力常数,m1 和 m2 是两个质点的质量,r 是它们之间的距离。
2. **月球轨道变化**:如果从月球不断搬运矿藏到地球上,月球的质量会减小。根据万有引力定律,地球与月球之间的引力将随着月球质量的减少而减小。但由于月球仍在原来的轨道上运动,轨道半径不变,根据开普勒第三定律,轨道周期与轨道半径的立方成正比,所以如果质量减小但轨道半径不变,月球的公转周期将变长。
3. **双星系统**:双星系统是由两颗星体相互引力束缚,共同围绕它们质心旋转的系统。两颗星体的角速度相同,但线速度与各自轨道半径成正比。质量较大的星体轨道半径较小,反之亦然。题目中描述的情况,m1、m2的线速度之比应为m2:m1,即2:3,角速度相同,m1做圆周运动的半径小于m2。
4. **第一宇宙速度**:第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球做圆周运动所需的最小速度,也是近地卫星的运行速度。它等于地球对物体引力与向心力平衡时的速度,约等于7.9 km/s。
5. **同步卫星**:同步卫星是指其相对于地球表面保持静止的人造卫星,必须位于地球赤道上方,且与地球自转速度相同,因此其角速度与地球自转角速度相等,轨道半径是固定的,约为35786公里。地球同步卫星的质量变化不会影响其轨道半径,但会改变卫星的运行速度和所需推力。
6. **宇宙速度**:第二宇宙速度(约11.2 km/s)是物体脱离地球引力,进入太阳系的最小速度;第三宇宙速度(约16.7 km/s)是物体逃离太阳系的最小速度。
7. **卫星轨道变化**:卫星从低轨道加速进入高轨道,需要在低轨道点火,增加动能,以克服地球引力,进入新的轨道。在不同轨道上,卫星的速率、加速度和向心力都会变化。同步卫星的轨道半径固定,速度和加速度随高度增加而减小,但角速度保持不变,以便始终与地球自转同步。
8. **地球自转效应**:地球赤道上的物体与同步卫星有相同的角速度,但因为同步卫星的轨道半径较大,其线速度和向心加速度均大于赤道上的物体。近地卫星由于更接近地球,受到的引力更大,所以速度和加速度更大。
9. **地球同步卫星特点**:地球同步卫星必须位于地球赤道上方,且轨道半径是固定的,不能在地面上任意点的正上方。卫星质量的变化不影响轨道半径,但会影响卫星的运行速度和所需推进力。
10. **同步卫星轨道特性**:同步卫星只能位于地球赤道上方的特定轨道,离地心的距离是一定的,约为35786公里,不能在地面上任意点的正上方。
11. **卫星轨道选择**:人造卫星的轨道可以选择与地球表面上某一纬度线共面,但只有同步卫星能保持与赤道共面且相对地球静止。
12. **地球同步卫星距离计算**:地球同步卫星的距离可以通过开普勒第三定律的变形公式 r^3/a^3 = T^2/GM 计算,其中 a 是同步卫星的轨道半径,T 是地球的自转周期,G 是万有引力常数,M 是地球的质量。
以上是对高一物理万有引力定律同步测试中的知识点详细解释,涵盖了万有引力定律、月球轨道变化、双星系统、宇宙速度、同步卫星等多个方面的内容。