2019高中物理 第六章 万有引力与航天 专题课人造卫星问题习题 新人教版必修2.doc

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1、1专题课专题课人造卫星问题人造卫星问题1(多选)人造卫星绕地球做匀速圆周运动，离地心越远的卫星( ) A线速度越大 B角速度越小 C周期越大 D向心加速度越小 22008 年 9 月 27 日 16 时 30 分左右， “神舟七号”航天员翟志刚出舱活动，中国人 实现了首次太空行走事前采访翟志刚时，他说最担心的便是永远成为太空人假设翟志 刚出舱后和飞船脱离，则翟志刚将( ) A做自由落体运动 B做平抛运动 C远离地球飞向太空 D继续和飞船一起沿原轨道运转 3(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线(非赤道)是共面同心圆 B与地球表面上某一经线所决定的圆是共

2、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 4假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳 的距离，那么( ) A地球公转周期大于火星的公转周期 B地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C地球公转的向心加速度小于火星公转的向心加速度 D地球公转的角速度大于火星公转的角速度 5(多选)目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗，大大提高了导航服务质 量下列说法正确的是( ) A这些卫星环绕地球运行时可以不在同一轨道上 B这些卫星的角速度相同 C这些卫星的速度大小相等 D这些

3、卫星的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 6(多选)关于地球同步卫星，下列说法中正确的是( ) A如果需要，卫星可以定点在南京的正上方 B卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 C各卫星的角速度大小不相同 D各卫星的轨道半径大小都相等 72011 年 11 月 3 日， “神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次 交会对接任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对 接变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为 R1、R2，线速度大小分别为 v1、v2.则等于( )v1 v2A.2B.R2 R1C.D.R

4、2 R18(多选)2012 年 6 月 16 日 18 时 37 分，执行我国首次载人交会对接任务的“神舟九 号”载人飞船发射升空，在距地面 343 公里的近圆轨道上，与等待已久的“天宫一号”实 现多次交会对接、分离，于 6 月 29 日 10 时许成功返回地面，下列关于“神舟九号”与 “天宫一号”的说法正确的是( ) A若知道“天宫一号”的绕行周期，再利用引力常量，就可算出地球的质量 B在对接前， “神舟九号”轨道应稍低于“天宫一号”的轨道，然后让“神舟九号” 加速追上“天宫一号”并与之对接 C在对接前，应让“神舟九号”和“天宫一号”在同一轨道上绕地球做圆周运动，然 后让“神舟九号”加速追上

5、“天宫一号”并与之对接 D “神舟九号”返回地面时应在绕行轨道上先减速 9经长期观测发现，A 行星运行的轨道半径为 R0，周期为 T0，但其实际运行的轨道与 圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔 t0时间发生一次最大的偏离如图 LZ21 所示， 天文学家认为形成这种现象的原因可能是 A 行星外侧还存在着一颗未知行星 B，则行星 B 运动轨道半径为( )图 LZ21ARR0BRR0t0 t0TCRR03t0 （t0T0）2DRR010假设地球自转速度达到使赤道上的物体能“飘”起来(完全失重)试估算一下， 此时地球上的一天等于多少小时？(地球半径取 6.4106m，g 取 10m/s2) 11已知

6、地球半径为 R，引力常量为 G，地球同步通信卫星周期为 T，它离地面的高度 约为地球半径的 6 倍 (1)求地球的质量 (2)若地球的质量是某行星质量的 16 倍，地球的半径是该行星半径的 2 倍该行星的 同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍，求该行星的自转周期 1BCD 解析离地心远，说明绕地球做匀速圆周运动的半径大，则由公式3mamm2RmR 可得，R 越大，则向心加速度 a 越小，速度 v 越小，角速度GMm R2v2 R42 T2 越小，周期 T 越大，选项 B、C、D 正确 2D 解析翟志刚出舱后和飞船脱离，则翟志刚和飞船一样都是靠地球的引力继续做圆周运动，根据 v可知他将和

7、飞船一起沿原轨道运转，选项 D 正确GM r3CD 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， 若其圆轨道与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆，则卫星受的万有引力与轨道半 径有一非零的夹角，A 项错误；由于地球自转，与卫星轨道面重合的经线不断变化，B 项错 误；C 项是可以的，D 项也是可以的，只是卫星不是地球同步卫星 4D 解析地球和火星绕太阳做匀速圆周运动，它们各自所受的万有引力充当向心力由 Gmr 可得 T2，又 r地v火选项 B 不正确由 Gma 可得 a，又 r地a火选项 C 不正确由 Gm2r 可得 ，又 r地Mm r2GM r3火选项 D 正确5B

8、C 解析地球同步卫星与地球自转的周期相同，由 T2，可2 r3 GM2r v 知地球同步卫星运动角速度相同，轨道半径相同，线速度大小相等，一定在相同轨道上，选项 A 错误，B、C 正确；由 ar2知，地球同步卫星与静止在赤道上物体的周期42r T2相同，但运行半径不同，向心加速度不同，选项 D 错误 6BD 7B 解析“天宫一号”变轨前后都是地球的卫星，都由地球对它的万有引力充当向心力由 Gm得 v，所以，故 B 正确Mm R2v2 RGM Rv1 v2R2 R18BD 解析由m(Rh)可知，要计算出地球的质量，除 G、h、T 已GMm （Rh）242 T2知外，还必须知道地球的半径 R，故

9、A 项错误；在对接前， “神舟九号”的轨道应稍低于 “天宫一号”的轨道， “神舟九号”加速后做离心运动，才能到达较高轨道与“天宫一号” 实现对接，故 B 项正确，C 项错误；“神舟九号”返回地面时，应在圆形轨道上先减速， 才能做近心运动，D 项正确 9A 解析A 行星发生最大偏离时，A、B 行星与恒星在同一直线上，且位于恒星同一侧，设行星 B 的运行周期为 T、轨道半径为 R，则有：t0t02，所以 T2 T02 T，由开普勒第三定律得，解得 RR0，A 项正确t0T0 t0T0R3 T2101.4h 解析物体刚要“飘”起来时，还与地球相对静止，其周期等于地球自转周期，此时 物体只受重力作用，

10、物体“飘”起来时，轨道半径为 R地，据万有引力定律有mgmR地42 T24得 Ts5024s1.4h.42R地 g42 6.4 106 1011(1) (2) T13722R3 GT21 2解析 (1)设地球的质量为 M，地球同步通信卫星的质量为 m，地球同步通信卫星的轨 道半径为 r，则 r7R，根据万有引力定律和牛顿第二定律有GmrMm r242 T2解得 M.13722R3 GT2(2)设该行星质量为 M，半径为 R，该行星同步卫星质量为 m，自转周期为 T， 轨道半径为 r，则 r3.5R，根据万有引力定律和牛顿第二定律有GmrMm r242 T2解得 T242r3 GM42（3.5R）3 GM又因地球同步通信卫星周期 T242（7R）3 GM联立解得 T T.12