2019高中物理第三章万有引力定律第4节人造卫星宇宙速度2深度剖析三个宇宙速度同步练习2.doc

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1、1第第4 4节节 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度2 2 深度剖析三个宇宙速度深度剖析三个宇宙速度（答题时间：（答题时间：3030分钟）分钟）1. 欧洲天文学家发现了可能适合人类居住的行星“格里斯581c”。该行星的质量是地球的m倍，直径是地球的n倍。设在该行星表面及地球表面发射人造卫星的最小发射速度分别为v1、v2，则v1/v2的比值为（ ）A. 3/nmB. m/n C.nm /3D.nm/2. 我国首次载人飞船从2003年10月15日9时绕地球飞行14圈后，历时21小时于10月16日上午6时左右安全返回到内蒙古主着陆场，若飞船的运动近似地看作近地匀速圆周运动，地球对飞船的万有引力提供飞

2、船做圆周运动的向心力，引力常量G6.671011Nm2/kg2，则下列说法正确的是（ ）A. 要使载人飞船从近地圆轨道返回地球，飞船需点火加速B. 载人飞船在近地圆轨道上的运行速度可能大于第一宇宙速度C. 通过以上数据可算出地球质量D. 通过以上数据可算出地球的平均密度3. 举世瞩目的“神舟”六号航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就，已知地球的质量为M，引力常量为G，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为（ ）A. MrGB. GrMC. GMrD. rGM4. 关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（ ）A. 第一宇宙速度又叫环绕速

3、度B. 第一宇宙速度又叫脱离速度C. 第一宇宙速度又叫逃逸速度D. 第一宇宙速度跟地球的半径无关5. （多选）在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道。则（ ）A. 该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB. 卫星在同步轨道上的运行速度大于7.9km/s C. 在轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道26. 如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度0v抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为，已知该星球的半径为R。不考虑其他可能存在

4、的阻力。求该星球上的第一宇宙速度。7. 已知海王星和地球的质量比M1：M216：1，它们的半径比R1：R24：1。求：（1）海王星和地球的第一宇宙速度之比v1：v2；（2）海王星表面和地球表面重力加速度之比g1：g2。31. D 解析：据题意，设地球质量为M，地球直径为D，则在地球表面发生人造卫星的最小发射速度为：DGMv22 ；该行星质量为mM，直径为nD，该行星上发生人造卫星最小发生速度为：nDmGMv21 ；所以这两个速度之比为：nm vv21，故选项D正确。2. D 解析：飞船的着陆过程是一个轨道半径不断减小的过程，若给飞船加速，飞船需要的向心力增大，而万有引力不变，造成“供”小于“需

5、”，飞船将做离心运动，轨道半径不断增大，故A错误。由RvmRMmG22 得：第一宇宙速度RMGv ，飞船的最小轨道半径为地球半径，第一宇宙速度是飞船运行的最大速度，故B错误；由RTmRMmG2224 得：地球质量2324 GTRM ，式中轨道半径（地球半径）R未知，无法计算地球质量，故C错误；地球的平均密度232323344GTRGTRVM，周期可通过已知条件求出，故D正确。 3. D解析：研究飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：rvmrMmG22 ，解得：rGMv ，D正确。4. A 解析：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，也是绕地球运动的最大环绕速度

6、，A正确，B、C错误；在近地轨道上有：RvmmgRMmG22 ，由于为近地轨道，所以有：Rr ，故有gRRGMv ，D错误。5. CD 解析：11.2km/s是卫星脱离地球束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，故A错误；7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据RGMv 的表达式可以发现，同步卫 星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；在轨道上，由P点向Q点运动，速度逐渐减小，故C正确；从椭圆轨道到同步轨道，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动卫星所需向心力必须大于万有引力，所以应给卫

7、星加速，增加所需的向心力。所以卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道，故D正确。6. 解：小球做平抛运动则：tvx0，2 21gty 4由几何关系得：xytan 联立得：tvgtan20 设星球的质量M，近地卫星的质量m，近地卫星的速度即为第一宇宙速度，设为v，则：Rmv RGMm22在星球表面上，一质量为m0的物体有：gmRGMm020联立得：tRvvtan20 。7. 解：（1）设卫星的质量为m，半径为R，行星的质量为M，行星的第一宇宙速度为v。则RvmRMmG22 得到RGMv ，所以12221121RGMRGMvv，（2）设质量为0m的物体分别在海王星和地球表面。102 101gmRmMG202 202gmRmMG ，则12 12 22121RR MM gg。