【物理】人造卫星和宇宙飞船专题习题.doc

人造卫星和宇宙飞船专题习题一、选择题（下列各题中有的题只有一个正确答案，有的题有几个正确答案，选出全部正确答案）1一颗人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速率为v，角速度为，加速度为g，周期为T. 另一颗人造地球卫星在离地面高度为地球半径的轨道上做匀速圆周运动，则（ ）A它的速率为B它的加速度为C它的运动周期为D它的角速度也为2关于人造地球卫星与宇宙飞船，下列说法中正确的是（ ）A如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量B两颗人造地球卫星，只要他们的绕行速率相等，不管它们的质量，形状差别有多大,它们的绕行半径和绕行周期就一定是相同的C原来在同一轨道上沿着同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可D一只绕行火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减少所受万有引力减少故飞行速度减少3如图所示，a、b、c是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造卫星，下列说法中正确的是（ ） 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，且小于a的向心加速度Cb、c的运行周期相同，且小于a的运行周期D由于某种原因，a的轨道半径缓慢减小，a的线速度将变大4“神州五号”载人航天飞船的成功发射，圆了中华民族几千年的飞天梦想，飞船在起飞阶段，宇航员的血液处于超重状态，严重时会产生“黑视”，为使宇航员适应这种情况，需要进行艰苦训练。训练时，宇航员的座舱在竖直面内做匀速圆周运动，其向心加速度可达，那么座舱运动至竖直面的最低位置时，宇航员受到的支持力约为体重的（g取10m/s2）（ ）A5倍B6倍C7倍D8倍二、填空题5假设火星和地球都是球体，火星的质量M火和地球的质量M地之比为p，火星的半径R火和地球的半径R地之比为q，那么，火星表面与地球表面的重力加速度之比g火/g地= ，火星表面的第一宇宙速度与地球表面的第一宇宙速度之比V火/V地= 。6一艘载人宇宙飞船飞近某一星球，并进入接近该星球表面的圆形轨道，绕行数圈后，着陆在该星球上。宇航员在飞船绕星球做圆周运动时测得飞船做圆周运动的周期为T，着陆后用弹簧秤测量一质量为m的物体在该星球上的重量为F。不考虑星球的自转，由此可求得该星球的半径R= ，星球的质量M= .（已知万有引力常量为G）三、计算解答题（写出必要的文字说明和计算步骤）7（13分）有一行星探测器，质量为1800kg.现将探测器从某一行星的表面竖直升空，探测器的发动机推力恒定。发射升空后9s末，发动机因发生故障突然灭火。如图是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象。已知该行星表面没有大气。若不考虑探测器总质量的变化。 求：（1）该行星表面附近的重力加速度大小。 （2）发动机正常工作时的推力。8某网站报道：最近南亚某国发射了一颗人造环月卫星，卫星的质量为100kg，环绕周期为1小时。一位同学对该新闻的真实性产生怀疑，他认为：一是该国的航天技术比起我国还有差距，近期不可能发射出环月卫星；二是该网站公布的数据似乎也有问题。该同学准备对该数据进行验证。他记不清引力恒量的数值且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径约为地球半径的，地球半径为6400km，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度，地球表面重力加速度约为10m/s2。他由上述数据经过推导分析，进一步认定这是一则假新闻。请依上述数据写出他的论证过程及结论。地球PQ9、2003年10月15日9时整，我国自行研制的“神舟五号”载人飞船顺利升空，飞行21小时23分绕地球14圈于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆，返回舱完好无损，中国首位宇航员杨利伟自主出舱，中国首次载人航天飞行圆满成功。飞船升空后，首先沿椭圆轨道运行，其近地点约为200公里，远地点约为350公里。绕地球飞行七圈后，地面发出指令，使飞船上的发动机在飞船到达远地点时自动点火，提高了飞船的速度。使得飞船在距地面350公里的圆轨道上飞行。(1)求在圆轨道上飞船的飞行速度和运行周期。(2)飞船在圆轨道上运行时，需要进行多次轨道维持。轨道维持就是通过控制飞船上的发动机的点火时间和推力，使飞船能保持在同一轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持，飞船的轨道高度就会逐渐降低，在这种情况下，飞船的动能、重力势能和机械能变化的关系应该是A动能、重力势能和机械能逐渐减小B重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变C重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变D重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小(3)飞船绕地球飞行14圈后于16日5时35分收到返回信号，5时38分发动机制动点火，假设点火通过喷气使飞船做减速运动，飞船应向什么方向喷气?(4)飞船在竖直向上发射升空阶段、进入轨道绕地球做匀速圆周运动阶段和返回地球竖直向下减速下降阶段，杨利伟分别处于什么状态？A超重、完全失重、失重B超重、完全失重、超重C超重、失重、完全失重D失重、完全失重、超重10（17分）我国发射的“神舟”五号飞船于2003年10月15日上午9:00在酒泉载人航天发射场发射升空，按预定计划在太空飞行了接近21小时，环绕地球14圈，在完成预定空间科学和技术试验任务后于北京时间10月16日6时07分在内蒙古中部地区准确着陆.飞船运行及航天员活动时刻表如下15日09:00发射升空09:10船箭分离09:34感觉良好15日09:42发射成功17:26天地通知18:40展示国旗15日19:58家人通话23:45太空熟睡16日04:19进入最后一圈05:04进入轨道05:35命令返回16日05:36飞船分离05:38制动点火06:07飞船着陆16日06:36回收成功06:54自主出舱试回答下列问题： （1）根据以上数据可以估计船的轨道半径约是通讯卫星轨道半径的多少倍？（保留根号） （2）当返回舱降到距地球10km时，回收着陆系统启动工作，弹出伞舱盖，连续完成拉出引导伞、减速伞和主伞动作，主伞展开面积足有1200m2，由于空气阻力作用有一段减速下落过程，若空气阻力与速度的平方成正比，并已知返回舱的质量为8t，这一过程的收尾速度为14m/s，则当返回舱速度为42m/s时的加速度为多大？（g取10m/s2） （3）当返回舱在距地面约1m时，点燃反推火箭发动机，最后以不大于3.5m/s的速度实现软着陆，这一过程中反推火箭产生的动力约等于多少？（这一过程空气阻力与自身重力可看作平衡）答案和和提示：1、答案： B2、答案：AB3、答案：BD4、答案：C567、解：（1）由题意可知，9s末发动机灭火，探测器只受重力作用，故它在这一阶段的加速度即为该行星表面的重力加速度.由图线的斜率可知 g=64/16=4(m/s2) （2）在09s内，探测器受到竖直向上的推力F和竖直向下的重力G。 由图线的斜率可知这一阶段的加速度 a=64/9(m/s2) 由牛顿第二定律 Fmg=ma 得 F=m(g+a)=20000(N) 8、解：设为近月卫星，月球M对卫星m的万有引力是卫星运动的向心力，则有 在月球表面： 由可得： 代入数据：即绕月运行的卫星的最小周期为102.6min，远大于报导中的60min（1小时），故可判断其为假新闻。9、（1） （2） D （3） 向前 （4）