6.5 宇宙航行—人教版高中物理必修2同步练习.docx

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1、人教版 物理必修2第六章万有引力与航天同步强化6.5 宇宙航行1下列说法正确的是()A第一宇宙速度是从地面上发射人造地球卫星的最小发射速度B第一宇宙速度是在地球表面附近环绕地球运转的卫星的最大速度C第一宇宙速度是同步卫星的环绕速度D卫星从地面发射时的发射速度越大，则卫星距离地面的高度就越大，其环绕速度则可能大于第一宇宙速度【答案】：AB【解析】：第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运转的最大速度，离地越高，卫星绕地球运转的速度越小。2下列关于绕地球运行的卫星的运行速度的说法中正确的是()A一定等于7.9 km/sB一定小于7.9 km/sC大于或等于7.9 km/s，而小于

2、11.2 km/sD只需大于7.9 km/s【答案】：B【解析】：根据万有引力提供向心力，可得v，所以轨道半径r越大，卫星的环绕速度越小，实际的卫星轨道半径大于地球半径R，所以环绕速度一定小于第一宇宙速度，即vr2，故“天宫一号”的运行速度较小，选项A错误；根据Gm2r得T2 ，故“天宫一号”的运行周期较长，选项B正确；根据Gm2r，得，故“天宫一号”的角速度较小，选项C错误；根据Gma，得a，故“天宫一号”的加速度较小，选项D错误。52013年6月10日上午，我国首次太空课在距地球300多千米的“天宫一号”上举行，如图a所示的是宇航员王亚平在“天宫一号”上所做的“水球”若已知地球的半径为6

3、400 km，地球表面的重力加速度为g9.8 m/s2，下列说法正确的是()图aA“水球”在太空中不受地球引力作用B“水球”相对地球运动的加速度为零C若王亚萍的质量为m，则她在“天宫一号”中受到地球的引力为mgD“天宫一号”的运行周期约为1.5 h【答案】：D【解析】：“天宫一号”是围绕地球运动的，即地球的万有引力提供了其做圆周运动的向心力，“水球”与“天宫一号”是一个整体，因此可知“水球”也受到地球引力作用，故A错误；“水球”受到地球引力而围绕地球做圆周运动，具有向心加速度，故B错误；若王亚平的质量为m，则她在“天宫一号”中的加速度小于重力加速度的值，则受到地球的引力小于mg，故C错误；由万

4、有引力提供向心力的表达式可得：Gmr，解得：T，又GMgR2，可得：T s5 400 s1.5 h，故D正确。6在圆轨道上质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球的半径R，地球表面的重力加速度为g，则()A卫星运动的线速度为B卫星运动的周期为4C卫星的向心加速度为gD卫星的角速度为 【答案】：BD【解析】：万有引力提供向心力，有Gm又g，故v，A错；T4，B对；a，C错； ，D对。7(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是()A第一宇宙速度v17.9 km/s，第二宇宙速度v211.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2B美国发射的“凤凰号”火星探

5、测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度D第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度【答案】：CD【解析】：第一宇宙速度v17.9 km/s是发射卫星的最小速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，A错误，D正确；发射火星探测器其发射速度应大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，B错误，C正确。8假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的()A.倍 B.倍 C.倍 D2倍【答案】：B【解析】：因第一宇宙速度即为地球的近地卫

6、星的线速度，此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力充当向心力故公式G成立，解得v，因此，当M不变，R增加为2R时，v减小为原来的倍，即选项B正确。9(多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道()A与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对于地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的【答案】：CD【解析】：发射人造地球卫星，必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力，所以不可能与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆，因为此时

7、卫星受到的万有引力与轨道半径有一非零的夹角，故A错。由于地球自转与卫星轨道面重合的经度线不断变化，因此与地球表面上某一经度线所决定的圆只同心而不共面，故B错。C、D是可以的，只是卫星不是地球同步卫星。10. a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内做匀速圆周运动的卫星，c是地球同步卫星，已知c到地心的距离是b的二倍，某一时刻b、c刚好位于a的正上方(如图所示)，经48 h，a、b、c的大致位置是图中的 () A B C D【答案】：B【解析】：b、c都是地球的卫星，由于地球对它们的万有引力提供向心力，是可以比较的a、c是在同一平面内以相同角速度转动的，也是可以比较的在某时刻c在a的正上方，则以

8、后永远在a的正上方；对b和c，根据Gmr，rc2rb，推知Tc2Tb，故B答案正确。11(多选)假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则()A根据公式vr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B根据公式F可知卫星所需的向心力将减小到原来的C根据公式FG可知地球提供的向心力将减小到原来的D根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的【答案】：CD【解析】：对于做不同的圆周运动的人造地球卫星，速度不同，所以根据公式vr不能得到卫星的线速度v跟r成正比关系的结论。实际上卫星运行线速度的决定式为v，故A错误。同理，F中卫星运行速度是变量，向心力F跟r

9、成反比关系不成立，它的决定式为F，故B错误。人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有FG，得v从上式可看出，离地球越远的卫星速度越小，当半径加倍时，引力变为原来的，速度变为原来的，故C、D正确。12美国宇航局2011年12月5日宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星“开普勒226”，其直径约为地球的2.4倍至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于()A3.3103 m/s B7.9103 m/sC1.2104 m/s D1.9104 m/s【答案】：D【解析】：在任何天体表面重力加速度

10、gGR，第一宇宙速度vR，因为行星密度与地球密度相等，故，所以v1.9104 m/s。13地球上相距很远的两位观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是()A一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等B一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍【答案】：C【解析】：观察者看到的都是同步卫星，卫星在赤道上空，到地心的距离相等，故C正确。14甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同

11、步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道以下判断正确的是()A甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度D甲在运行时能经过北极的正上方【答案】：AC【解析】：由题意知，甲卫星的轨道半径比乙大则有：Gmr，得出周期和轨道半径的关系T2，轨道半径越大，卫星周期越长，故A正确。同理可得：v，轨道半径越大，线速度越小，可得出B项错误。由Gma，得aG，故轨道半径越大，向心加速度越小，可得出C项正确。地球同步卫星的轨道应在赤道正上方，不可能经过北极的正上方，D项错误。15已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G.有关

12、同步卫星，下列表述正确的是()A卫星距地面的高度为B卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为GD卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度【答案】：BD【解析】：根据万有引力提供向心力，Gm(HR)，卫星距地面的高度为HR，A错；根据Gm，可得卫星的运行速度v，而第一宇宙速度为，故B对；卫星运行时受到的向心力大小为F向G，C错；根据Gma向，可得卫星运行的向心加速度为a向G，而地球表面的重力加速度为gG，D对。16(多选)已知地球半径为R，地球同步卫星的轨道半径为r.假设地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a1，第一宇宙速度为v1，地球近地卫星的周期为T1；假设地球同

13、步卫星的运行速率为v2，加速度为a2，周期为T2.则下列比值中正确的是()A. B.C. D.()【答案】：BD【解析】：由牛顿第二定律和圆周运动的知识可得Gm1a1m1m1()2R，Gm2a2m2m2()2r，联立解得，()，故B、D正确。17(多选)假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法正确的是()A飞船在轨道上经过P点时的速度大于飞船在轨道上经过P点时的速度B飞船在轨道上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度C飞船在轨道上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道上运动到P点时的加速度D飞船绕火星在轨道上运动

14、的周期跟飞船返回地球的过程中绕地球以与轨道同样的轨道半径运动的周期相同【答案】：BC【解析】：飞船在轨道上运动至P点时必须点火加速才能进入轨道，因此飞船在轨道上经过P点时的速度小于飞船在轨道上经过P点时的速度，A错误；由开普勒第二定律可知，飞船在轨道上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度，B正确；由公式aG可知，飞船在轨道上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道上运动到P点时的加速度，C正确；由公式T2可知，因地球质量和火星质量不同，所以飞船绕火星在轨道上运动的周期跟飞船返回地球的过程中绕地球以与轨道同样的轨道半径运动的周期不相同，D错误。18(2019榆林高一检测)(多选)有a、b、c、

15、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近的近地轨道上做圆周运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有 ()Aa的向心加速度等于重力加速度gBb在相同时间内转过的弧长最长Cc在4 h内转过的圆心角是Dd的运动周期可能是30 h【答案】：BCD【解析】：a受到万有引力和地面的支持力，由于支持力等于重力，与万有引力大小接近，所以向心加速度远小于重力加速度，选项A错误；由v知b的线速度大于c和d，而a和c的角速度相等，由vr得vcva，所以b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，选项B正确；c为同步卫星，周期Tc24 h，在4 h内转过的圆心角2，选项C正确；由T知d的周期最大，所以TdTc24 h，则d的周期可能是30 h，选项D正确。19如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的大D甲的线速度比乙的大【答案】：A【解析】：甲、乙两卫星分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力。则Gmamrm2rm，可得a，T2，v由已知条件可得a甲T乙，甲乙，v甲v乙，故A正确。