高中物理暑假作业第06章万有引力与航天二含解析新人教版必修.docx

第06章 万有引力与航天（二）学校:_姓名：_班级：_考号：_第I卷（选择题）一、选择题：本题共14小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求。1下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是 （ ）A. 同步通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上B. 为避免同步通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上C. 不同国家发射同步通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内D. 同步通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，但线速度可以不同【答案】A2若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的（ ）A. 倍 B.倍 C.倍 D.倍【答案】C【解析】根据万有引力提供向心力，可得卫星的环绕速度，故，选项C正确。3我国于2013年12月发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为T；卫星还在月球上软着陆。若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则A月球的第一宇宙速度为 B “嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为C物体在月球表面自由下落的加速度大小为D由于月球表面是真空，“嫦娥三号”降落月球时，无法使用降落伞减速【答案】ACD4如图，a为地球上相对地面静止的物体，b为地球的某近地卫星，a、b的线速度和角速度分别为va、vb和、，下列判断正确的是A. vavb、vb 、C. va D. vavb 、【答案】D【解析】a为地球上相对地面静止的物体，则a的角速度与地球同步卫星的角速度相同，根据可知，同步卫星的角速度小于地球的某近地卫星b的角速度，故a的角速度小于b的角速度，即；根据v=r可知vavb；故选项D正确，ABC错误；故选D.52016年9月16日，北京航天飞行控制中心对天宫二号成功实施变轨控制，使天宫二号由椭圆形轨道的远地点进入近圆形轨道，等待神舟十一号到来。10月19日凌晨，神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，对接时的轨道高度是393公里，比神舟十号与天宫一号对接时的轨道高了50公里，这与未来空间站的轨道高度基本相同，为我国载人航天发展战略的第三步建造空间站做好了准备。下列说法正确的是A在近圆形轨道上运行时天宫一号的周期比天宫二号的长B在近圆形轨道上运行时天宫一号的加速度比天宫二号的小C天宫二号由椭圆形轨道进入近圆形轨道需要减速D交会对接前神舟十一号的运行轨道要低于天宫二号的运行轨道【答案】D6假设地球是一半径为R，质量分布均匀的球体，一矿井深度为d，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为A BC D【答案】B【解析】令地球的密度为，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有，由于地球的质量为，所以重力加速度的表达式可写成：根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，固在深度为d的井底，受到地球的万有引力即为半径等于（R-d）的球体在其表面产生的万有引力，故井底的重力加速度，所以有，故B正确；7火星直径约为地球的一半，表面重力加速度约为地球的04倍，则火星质量约为地球的：A B C D【答案】A82016年10月17日我国“神舟十一号”载人飞船在中国酒泉卫星发射中心顺利升空，“神舟十一号”和“天宫二号”对接，对接后一起绕地球做圆周运动的轨道高度是h400 km，若地球半径为R，第一宇宙速度为v，则可知“神舟十一号”和“天宫二号”对接后整体的环绕速度为()A. B. C. D. 【答案】D【解析】由万有引力公式可得 ，解得第一宇宙速度 ，同理可得整体的环绕速度 ，所以 ，故选项D正确，ABC错误；故选D.9甲、乙两颗人造卫星绕地球作圆周运动，半径之比为R1 : R2 = 1 : 4 ，则它们的运动周期之比和运动速率之比分别为AT1 : T2 = 8 : 1 ，v1 : v2 = 2 : 1 BT1 : T2 = 1 : 8 ，v1 : v2 = 1 : 2CT1 : T2 = 1 : 8 ，v1 : v2 = 2 : 1 DT1 : T2 = 8 : 1 ，v1 : v2 = 1 : 2【答案】C【解析】由于甲、乙的半径之比为R1 : R2 = 1 : 4 ，则由开普勒定律可得，故A、D是不对的；再由速度的公式可知，故C是正确的，B是不对的。10太阳系个行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎成一条直线的现象，天文学成为“行星冲日”据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日，木星冲日，4月9日火星冲日，6月11日土星冲日，8月29日，海王星冲日，10月8日，天王星冲日，已知地球轨道以外的行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是：地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（AU）1.01.55.29.51930A各点外行星每年都会出现冲日现象B.在2015年内一定会出现木星冲日C.天王星相邻两次的冲日的时间是土星的一半D.地外行星中海王星相邻两次冲日间隔时间最短【答案】BD11太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像图中坐标系的横轴是lg，纵轴是lg；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径下列4幅图中正确的是()【答案】B12某同学设想驾驶一辆“陆地太空”两用汽车，沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大。当汽车速度增加到某一值时，它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车”。不计空气阻力，已知地球的半径R=6400km。下列说法正确的是A汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B当汽车速度增加到7.9km/s时，将离开地面绕地球做圆周运动C此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1hD在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力【答案】B【解析】汽车沿地球赤道行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力设汽车的质量为m，支持力为F，速度为v，地球半径为R，则由牛顿第二定律得，解得，当汽车速度v增大时，支持力F减小，则汽车对对地面的压力减小故A错误7.9km/s是第一宇宙速度，当汽车速度时，汽车将离开地面绕地球做圆周运动，成为近地卫星故B正确，“航天汽车”环绕地球做圆周运动时半径越小，周期越小，则环绕地球附近做匀速圆周运动时，周期最小最小周期，代入解得，“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1.4h故C错误在此“航天汽车”上物体处于完全失重状态，不能用弹簧测力计测量物体的重力故D错误13假如地球自转速度增大，下列说法中正确的是()A. 放在赤道地面上物体的万有引力不变B. 放在两极地面上物体的重力不变C. 放在赤道地面上物体的重力减小D. 放在两极地面上物体的重力增大【答案】ABC14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PQ地A该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度11.2km/sB卫星在同步轨道上的运行速度大于第一宇宙速度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【答案】CD第II卷（非选择题）二、非选择题：本题6个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15某星球半径为R，一物体在该星球表面附近自由下落，若在连续两个T时间内下落的高度依次为h1、h2，则该星球的第一宇宙速度为 。【答案】【解析】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，而做匀加速直线运动的物体在相等的时间内走过的位移差是一个定值，所以有：，而第一宇宙速度公式为，代入可得 16某星球的质量是地球的2倍，其半径是地球的。若不计其他星球的影响，该星球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的_倍，某物体在该星球表面上所受重力是在地球表面上所受重力的_倍。【答案】2 ； 8【解析】第一宇宙速度就是环绕星球表面作圆周运动的速度，根据,解得;所以;根据,所以。17石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。（1）若”太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站，求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能。设地球自转角速度为，地球半径为R。（2）当电梯仓停在距地面高度h2 = 4R的站点时，求仓内质量m2 = 50kg的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度g = 10m/s2，地球自转角速度 = 7.310-5rad/s，地球半径R = 6.4103km。【答案】（1）（2）11.5N（2）设地球的质量为M，人相对地心的距离为r2，向心加速度为a2，轨道所在处的重力加速度为g2则在地球表面有设距离地心处的向心加速度为g2，解得相对太空舱静止的人受到太空舱地板的支持力为N联立解得N=11.5N在由牛顿第三定律知，对水平地板的压力为N 18宇航员到了某星球后做了如下实验：如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角2。当圆锥和球一起以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力已知星球的半径为R，万有引力常量为G求：（1）线的拉力；（2）该星球表面的重力加速度；（3）该星球的第一宇宙速度；（4）该星球的密度【答案】（1） （2） （3） （4） （3）星球的第一宇宙速度即为该星球的近“地”卫星的环绕速度，设近“地”卫星的质量为，根据向心力公式有： 联立解得 （4）设星球的质量为，则： 联立解得星球的密度 19在第十届珠海航展上，中国火星探测系统首次亮相中国火星探测系统由环绕器和着陆巡视器组成，其中着陆巡视器主要功能为实现火星表面开展巡视和科学探索已知火星半径为R，引力常量为G，着陆巡视器第一次落到火星，关闭动力以的速度竖直弹起后经过时间再次落回火星表面不计阻力，求：（1）火星表面的重力加速度g；（2）火星的质量M；（3）若环绕器距火星表面的高度为h，环绕火星做匀速圆周运动，求“环绕器”绕火星运动的周期T。【答案】（1） （2） （3）（3）根据万有引力提供向心力公式得： 解得： 20我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，通过加速再进入椭圆“过渡轨道”，该轨道离地心最近距离为L1，最远距离为L2，卫星快要到达月球时，依靠火箭的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月心距