2017_2018学年高中物理课时跟踪检测（十）人造卫星宇宙速度教科版.docx

课时跟踪检测（十） 人造卫星 宇宙速度1. (多选)如图1中的圆a、b、c，其圆心均位于地球的自转轴线上，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言，以下说法正确的是()图1A卫星的轨道可能为aB卫星的轨道可能为bC卫星的轨道可能为cD同步卫星的轨道只可能为b解析：选BCD由于物体做匀速圆周运动时，合力一定是指向圆心的，所以地球卫星的圆心应与地球球心重合，A错误，B、C正确。同步卫星的轨道必须在赤道上方，选项D正确。2.如图2所示，在1687年出版的自然哲学的数学原理一书中，牛顿曾设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面而成为人造卫星了，这个足够大的速度至少为(不计空气阻力)()图2A340 m/sB7.9 km/sC11.2 km/s D3.0108 m/s解析：选B当物体的速度大到向心力恰好等于地球的万有引力时，物体就能成为地球的卫星而不落到地球上，这个足够大的速度是地球的第一宇宙速度，大小是7.9 km/s，B正确。32013年6月11日17时38分，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A等于7.9 km/sB介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C小于7.9 km/sD介于7.9 km/s和16.7 km/s之间解析：选C卫星在圆形轨道上运动的速度v 。由于rR，所以v 7.9 km/s，C正确。4(多选)假如做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍后，仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A根据公式vr可知卫星运动的线速度增大到原来的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，卫星运行的线速度减小到原来的解析：选CD卫星绕地球做匀速圆周运动时，所需向心力由万有引力提供，故F向Gm2r，得FG，v，故v减小到原来的，减小到原来的，F减小到原来的，C、D正确。5使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A. B. C. D.解析：选B设某星球的质量为M，半径为r，绕其飞行的卫星质量m，由万有引力提供向心力得：解得：v1 又因它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。得：mv2v1由解得：v2，故选B。6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。有关同步卫星，下列表述正确的是()A卫星距离地面的高度为 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大于地球表面的重力加速度解析：选B根据万有引力提供向心力，rRh，解得hR，故A错误；第一宇宙速度为v1 ，故B正确；卫星运行时受到的向心力大小是，故C错误；地表重力加速度为g，卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误。7. (多选)2013年12月2日，肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三号”沿地月转移轨道直奔月球，在距月球表面100 km的P点进行第一次制动后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，之后，卫星在P点又经过第二次“刹车制动”，进入距月球表面100 km的圆形工作轨道，绕月球做匀速圆周运动，在经过P点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球15公里的椭圆轨道，然后择机在近月点下降进行软着陆，如图3所示，则下列说法正确的是()图3A“嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长B“嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长C“嫦娥三号”经过P点时在轨道上运动的线速度最大D“嫦娥三号”经过P点时，在三个轨道上的加速度相等解析：选AD由于“嫦娥三号”在轨道上运动的半长轴大于在轨道上运动的半径，也大于轨道的半长轴，根据开普勒第三定律可知，“嫦娥三号”在各轨道上稳定运行时的周期关系为TTT，故A正确，B错误。“嫦娥三号”在由高轨道降到低轨道时，都要在P点进行“刹车制动”，所以经过P点时，在三个轨道上的线速度关系为vvv，所以C错误；由于“嫦娥三号”在P点时的加速度只与所受到的月球引力有关，故D正确。8(多选)地球同步卫星离地心的距离为r，运行速度为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则以下正确的是()A. B.2C. D.解析：选AD设地球的质量为M，同步卫星的质量为m1，近地卫星的质量为m2，根据向心加速度和角速度的关系有：a112r，a222R，12故，可知选项A正确，B错误。由万有引力定律得：对同步卫星：Gm1对近地卫星：Gm2由以上两式解得：，可知选项D正确，C错误。9(多选)据英国卫报网站2015年1月6日报道，在太阳系之外，科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星，绕恒星橙矮星运行，命名为“开普勒438b”。假设该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍。则该行星与地球的()A轨道半径之比为 B轨道半径之比为C线速度之比为 D线速度之比为解析：选AC行星公转的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律，有：mR，解得：R，该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍，故：，故A正确，B错误；根据v，有：，故C正确，D错误。10(多选)P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图4中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则()图4AP1的平均密度比P2的大BP1的“第一宇宙速度”比P2的小Cs1的向心加速度比s2的大Ds1的公转周期比s2的大解析：选AC由图像左端点横坐标相同可知，P1、P2两行星的半径R相等，对于两行星的近地卫星：Gma，得行星的质量M，由ar2图像可知P1的近地卫星的向心加速度大，所以P1的质量大，平均密度大，选项A正确；根据G得，行星的第一宇宙速度v ，由于P1的质量大，所以P1的第一宇宙速度大，选项B错误；s1、s2的轨道半径相等，由ar2图像可知s1的向心加速度大，选项C正确；根据Gm2r得，卫星的公转周期T2 ，由于P1的质量大，故s1的公转周期小，选项D错误。11已知地球的半径是6.4106 m，地球的自转周期是24 h，地球的质量是5.981024kg，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，若要发射一颗地球同步卫星，试求：(1)地球同步卫星的轨道半径r；(2)地球同步卫星的环绕速度v。解析：(1)根据万有引力提供向心力得m2r，则r m4.2107 m。(2)根据m得：v m/s3.1103 m/s3.1 km/s。答案：(1)4.2107 m(2)3.1103 m/s12取地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，地球表面的重力加速度为g10 m/s2，某行星的质量是地球的8倍，半径是地球的2倍，则此行星的第一宇宙速度大小为多少？一个质量60 kg的人在该行星表面上的重力大小是多少？解析：设卫星的质量为m，中心天体的质量为M，半径为R，天体的第一宇宙速度即为卫星绕天体表面做圆周运动的运行