高中物理 6.5《宇宙航行》课时练4 新人教版必修2.doc

第5节 宇宙航行一.选择题（共8个小题，每小题4分，其32分，在每小题所给的答案中有一项或几项是正确的，选对但不全得2分）1关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是（ ）a.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 b.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度c它是能使卫星进入近地轨道的最小速度 d.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 2.若地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其实际绕行速率( ) a.一定等于7.9 km/sb一定小于7.9 km/sc一定大于7.9km/sd.介于7.9-11.2km/s之间3.近地卫星线速度为7.9 km/s，已知月球质量是地球质量的1/81，地球半径是月球半径的3.8倍，则在月球上发射“近月卫星”的环绕速度约为a 1.0 km/s b 1.7 km/sc 2.0 km/s d.1.5km/s4.假如一颗做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则( ) a根据公式v=r，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 b.根据公式f=mv2/r，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2c.根据公式f=gmm/r2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4 d根据上述b和c中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的/25.关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是( ) a同一轨道上，质量大的卫星线速度大 b同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大 c离地面越近的卫星线速度越大 d.离地面越远的卫星线速度越大 6.地球同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，它( )a可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值 b可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 c只能在赤道的正上方但离地心的距离可按需要选择不同的值d只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 7.（潍坊临沂两地调研）据观测，某行星外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，又测出了环中各层的线速度的大小与该层至行星中心的距离r， 则以下判断中正确的是( )a若v与r成正比，则环是连续物 b若与r成反比，则环是连续物 c若v2与r成正比，则环是卫星群 d.d若2与r成反比，则环是卫星群 8.地球同步卫星到地心的距离r可由求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s， c的单位是m/s2，则( ) a a是地球半径， b是地球自转的周期， c是地球表面处的重力加速度b a是地球半径， b是同步卫星绕地心运动的周期， c是同步卫星的加速度 c a是赤道周长， b是地球自转周期， c是同步卫星的加速度二填空题（共3个小题，每小题5分，共15分，把最简结论填到横线上）9一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，其运行速度是地球第一宇宙速度的 倍。10若两颗卫星的质量分别是m1和m2，绕地球运行的轨道半径分别是r1和r2，则两颗卫星的向心加速度之比为 ；周期之比为 。11用m表示地球同步卫星的质量，h表示它距地面的高度，r0表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，表示地球自转的角速度，则卫星所受地球对它的万有引力为 。三论述计算题（共3题，共33分，解答要有必要的文字说明、方程式和重要的运算步骤，直接给结果的不得分）12在宇宙中某处，设想有一个质量为m的小物体，沿着一个很大的光滑金属球表面作匀速圆周运动（圆轨道半径r与金属球半径相等），金属球密度=8.0103kg/m3，其他星体对它的引力可忽略不计，求该小物体在金属球上绕行一周所需的最短时间。13 1990年3月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，其直径32km。如该行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？（已知地球半径r0=6400km，地球的第一宇宙速度v18m/s）14（四川高考）荡秋千是大家喜爱的一项体育运动。随着科技迅速发展，将来的某一天，同学们也会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。假设你当时所在星球的质量是m、半径为r，可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小球90，万有引力常量为g。那么，（1）该星球表面附近的重力加速度等于多少？（2）若经过最低位置的速度为v0，你能上升的最大高度是多少？第5节参考答案1解析:卫星绕地球做圆周运动的向心力是地球对卫星的引力，则， ，所以，随着卫星轨道半径的增大，线速度减小，当其轨运半径最小为地球半径时，线速度最大，该线速度正是第一宇宙速度，a选项错，b选项对；如果不计空气阻力，在地面附近以第一宇宙速度平抛一物体，该物体恰能绕地球做匀速圆周运动，成为地球的卫星;而若以小于第一宇宙速度的速度平抛物体，则物体在重力作用下会落到地面上。所以，第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，选项c对，d错答案:bc2解析:由于地球卫星绕地球运行的轨道半径大于地球半径，即rr，由知，卫星运动的线速度小于第一宇宙速度，即答案:b3解析:卫星在地球(月球)表面附远绕地球(月球) 做匀速圆周运动，向心力为地球(月球)对卫星的吸引力，则，近地(月)卫星的线速度，近月卫星与近地卫星的线速度之比为所以近月卫星的线速度为v2=0.22v1 =0.227.9 km/s=1.7 km/s 答案:b4.解析:卫星绕地球做圆周运动时，地球对卫星的吸引力提供卫星做圆周运动的向，由f向= 知，卫星的轨道半径增大到原来的2倍，向心力减小到原来的1/4，c选项正确。根据得，所以，卫星的轨道半径增大到原来的2倍，线速度减小到原来，d正确。由于随着半径r的变化，角速度和线速度都要变化，所以，不能根据=r和f=mv2/r得出vr及f1/r，故a、b选项均错。答案:cd5解析:绕地球做匀速圆周运动的卫星，向心力为地球对卫星的万有引力，则，卫星的向心加速度为所以卫星的向心加速度与地球的质量及轨道半径有关，与卫星的质量无关，b选项错。卫星的线速度，则卫星的线速度与地球质量和轨道半径有关，与卫星质量无关，轨道半径越小，卫星的线速度越大，所以a、d 选项错，c选项正确。答案:c6解析:由于地球同步卫星与地球自转同步，所以同步卫星绕地球运动的圆心必在地轴上，即卫星的轨道平面垂直于地轴，又由于卫星绕地球做圆周运动的向心力是地球对卫星的万有引力，所以，卫星轨道的圆心一定在地心。因此，地球同步卫星的轨道平面与赤道平面重合，即同步卫星只能在赤道上方。根据，得所以，所有地球同步卫星的轨道半径都相同，d选项正确答案:d7解析:若环为连续物，则角速度一定，由v=r知，v与r成正比，所以a选项正确，若环为卫星群，由，得，所以v2与r成反比，d选项正确。答案：ad 8解析：由及，得，故ad两项正确。答案：ad9解析：由，得，而第一宇宙速度为近地轨道卫星的线速度，由，得，故卫星的速度是第一宇宙速度的倍。答案：10解析：由，得a向=gm/r2，所以a1:a2=r22:r12；由，得，所以t1：t2=答案：r22:r12；11解析：地球表面的重力加速度为g0=gm/r02,则卫星所受的地球对它的万有引力为f=gmm/(r0+h)2=mg0r02/(r0+h)2。答案：mg0r02/(r0+h)212解析：设金属球的质量为m，半径为r，物体沿金属球的表面铸匀速圆周运动时，金属球对物体的支持力为fn，则显然，当fn=0时，小物体在金属表面绕球做匀速圆周运动的周期最小，即再由m=v=4r3/3，求得最小周期为，代入数据整理得tmin=4.2103s。答案：4.2103s13解析：设小行星的第一宇宙速度为v2，质量为m，地球质量为m0。则有，而m=，m0= 故km/s=20m/s。该行星的第一宇宙速度为20m/s。点评