高中物理 第六章 万有引力与航天 第五节 宇宙航行自我小测（含解析）新人教版必修

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求宇宙航行一、选择题(其中第15题为单选题，第6、7题为多选题)1由于通信和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的()A质量可以不同B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同D速率可以不同2我国发射的天宫一号和神舟八号在对接前，天宫一号的运行轨道高度为350 km，神舟八号的运行轨道高度为343 km，它们的运行轨道均视为圆周，则()A天宫一号比神舟八号速度大B天宫一号比神舟八号周期长C天宫一号比神舟八号角速度大D天宫一号比神舟八号加速度大3关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是()A分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合4假设某行星的质量与地球质量相等，半径为地球的4倍，要从该行星上发射一颗绕它自身运动的卫星那么“第一宇宙速度”(环绕速度)大小应为地球上的第一宇宙速度的()A.倍 B.倍 C.倍 D2倍5如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是() Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cDa卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大62011年8月，嫦娥二号成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的() A线速度大于地球的线速度B向心加速度大于地球的向心加速度C向心力仅由太阳的引力提供D向心力仅由地球的引力提供7设地球同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则()A. B.C. D.二、非选择题8已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，某人造地球卫星在距地球表面高度等于地球半径3倍处做匀速圆周运动，求：(1)卫星的线速度；(2)卫星绕地球做匀速圆周运动的周期。9宇航员在某星球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h。已知该星球的半径为R，且物体只受该星球引力的作用。(1)求该星球表面的重力加速度。(2)如果要在这个星球上发射一颗贴近它表面运行的卫星，求该卫星做匀速圆周运动的线速度和周期。参考答案1解析：地球同步卫星轨道必须在赤道平面内，离地面高度相同的同一轨道上，角速度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。选项A正确，B、C、D错误。答案：A2解析：由题知天宫一号运行的轨道半径r1大于神舟八号运行的轨道半径r2，天体运行时万有引力提供向心力。根据Gm，得v。因为r1r2，故天宫一号的运行速度较小，选项A错误；根据Gm()2r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。答案：B3解析：所有的同步卫星都在同一个赤道轨道上运动，C错误；沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星它们的运行轨道面与赤道面的夹角可以不同，它们的轨道平面就不会重合，D错误；分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期，A错误；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道的关于长轴对称的两个位置的速率相等，所以在轨道不同位置可能具有相同的速率是正确的。答案：B4解析：由Gm可得v，所以。答案：C5解析：由Gm得v，可知b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度，选项A错误；由Gma的a，可知b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，选项B错误；当卫星c加速时，将做离心运动，轨道半径变大，不可能追上同一轨道上的b，同理卫星b减速时，将做向心运动，半径减小，不能等候同一轨道上的c，选项C错误；当卫星的半径减小时，重力做正功，当在较低的轨道上运动时，由v可知，其线速度将会变大，选项D正确。答案：D6解析：根据vr，A正确；根据a2r，B正确；向心力由太阳和地球的引力的合力提供，C、D错误。答案：AB7解析：地球同步卫星和随地球自转的物体周期或角速度相等，其加速度a2r，容易确定A正确；同时，第一宇宙速度v2就是近地卫星的运行速度，对于近地卫星和同步卫星来说，都是万有引力全部提供向心力，满足：m，m，不难确定D选项也正确。答案：AD8解析：设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，根据万有引力定律和牛顿第二定律得GmGm()24R质量为m的物体在地球表面所受的重力等于万有引力大小，即Gmg联立以上三式解得v，T16。答案：(1)(2)169解析：(1)根据运动学规律，物体上抛过程中有v2gh，所以星球表面的重力加速度g。(2)卫星贴近星球表面运转时其轨道半径近似等于星球的半径，万有引力提供向心力。根据牛顿第二定律得Gmgm，vv0。对应的速度大小即是第一宇宙速度。又在星球表面附近重力提供做圆周运动的向心力，即mgF向，则mgmR所以运动周期T答案：(1)(2)