粤教版必修二 飞向太空 第1课时 作业.docx

粤教版高中物理必修二 3.3飞向太空 同步测试一、单选题1.我国已发射绕月运行的探月卫星已知月球质量是地球质量的 ，月球半径是地球半径的 ，地球上的第一宇宙速度为7.9km/s，则月球上的第一宇宙速度为（） a.0.4 km/sb.1.8 km/sc.11 km/sd.36 km/s2.第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度理论分析表明，逃逸速度环绕速度的 倍，这个关系对其他天体也是成立的有些恒星，在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起，它的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸，这种天体被称为黑洞已知光在真空中传播的速度为c，太阳的半径为r，太阳的逃逸速度为 假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，则 应大于（） a.250b.500c.2.5105d.5.01053.2011年中俄曾联合实施探测火星计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器与俄罗斯研制的“福布斯土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星由于火箭故障未能成功，若发射成功，且已知火星的质量约为地球质量的 ，火星的半径约为地球半径的 下列关于火星探测器的说法中正确的是（） a.发射速度只要大于第一宇宙速度即可b.发射速度只有达到第三宇宙速度才可以c.发射速度应大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度d.火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的 4.金星的半径是地球的0.8倍，质量是地球的0.4倍，金星表面的自由落地加速度是地球的几倍？金星的第一宇宙速度是地球的几倍？（） a.5：8、1：2b.5：8、2：2 c.1：2、2：2 d.1：2、1：25.航天员刘旺手动控制“神舟九号”飞船完成与“天宫一号”的交会对接，形成组合体绕地球做匀速圆周运动，轨道高度为340km.。测控通信由两颗在地球同步轨道运行的“天链一号”中继卫星、陆基测控站、测量船，以及北京飞控中心完成根据以上信息和你对航天相关知识的理解，下列描述正确的是（） a.组合体匀速圆周运动的周期一定大于地球的自转周期。b.组合体匀速圆周运动的线速度一定大于第一宇宙速度。c.组合体匀速圆周运动的角速度大于“天链一号”中继卫星的角速度d.“神舟九号”从低轨道必须减速才能与“天宫一号”的交会对接6.第一宇宙速度就是（ ） a.人造天体环绕地球运动的最小速度b.第一宇宙速度跟地球的半径无关c.使人造天体环绕地球运动所必需的最小地面发射速度d.使人造天体摆脱地球引力束缚所必需的最小地面发射速度7.下列说法中正确的是（） a.位于地球表面的物体受向心力、重力、支持力三个力的作用b.地心说是错误的，日心说是不恰当c.位于赤道上随地球自转的物体，线速度大小与近地卫星线速度大小相同d.所有绕地球飞行的卫星，其环绕速度均大于7.9m/s8.某行星的质量是地球的6倍、半径是地球的1.5倍，地球的第一宇宙速度约为8km/s，则该行星的第一宇宙速度约为（ ） a.4km/sb.16km/sc.32km/sd.48km/s二、多选题9.关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（） a.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度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圆形轨道的最小发射速度d.物体摆脱地球引力所必须具有的速度10.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（ ） a.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度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圆形轨道的最小发射速度d.它是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度11.设想在珠穆朗玛峰上用电磁炮平射不同速度的炮弹，考虑到地球的第一宇宙速度为7.9km/s，第二宇宙速度为11.2km/s，第三宇宙速度为16.7km/s，且不计大气阻力，则对下述不同初速度炮弹轨迹的讨论中正确的是（） a.v0=1.0km/s，其轨迹是抛物线b.v0=7.9km/s，其轨迹是圆c.v0=10.0km/s，其轨迹是绕地球运动的椭圆d.v0=18.0km/s其轨迹是绕太阳运动的椭圆12.我国已先后成功发射了飞行器“天宫一号”和飞船“神舟九号”，并成功地进行了对接，若“天宫一号”能在离地面约300km高的圆轨道上正常运行，下列说法中正确的是（） a.“天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度b.对接时，“神舟九号”与“天宫一号”的加速度大小相等c.对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度d.对接前，“神舟九号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨 道上点火加速三、填空题13.第一宇宙速度是发射卫星的_（填最大或最小）发射速度，是卫星绕地球运行的_（填最大或最小）环绕速度 14.离地面是地球半径n倍的圆形轨道上，人造卫星的加速度是地面重力加速度的_倍，人造卫星的速度是第一宇宙速度的_倍 15.要使人造卫星绕地球运行，它发射的时候的速度必须等于或大于_，并且小于_；要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，从而在太阳系中飞行，须使它的发射速度等于或大于_；要使它飞到太阳系以外的地方去，它的发射速度必须等于或大于_（填速度的具体值） 四、综合题16.一宇航员乘宇宙飞船到达某星球表面，他将所带的一个长为l=2m，倾角为=37的斜面，固定在该星球地面上，宇航员让一个与斜面的滑动摩擦因数为=0.5的小滑块从斜面顶端由静止释放，他测出小滑块到达斜面底端所用时间为t=2s求：（sin37=0.6，cos37=0.8） （1）该星球地面的重力加速度g； （2）若已知该星球半径为r，万有引力恒量为g，忽略该星球的自转，求星球的质量m （3）该星球的第一宇宙速度？ 答案解析部分一、单选题1.【答案】b 【解析】【解答】解：根据万有引力提供向心力， g =m 得：v= ，在星球表面运行的卫星，轨道半径近似等于星球半径，即r=r已知月球质量约为地球质量的 ，月球半径约为地球半径的 ，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，月球的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比是 ，则月球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 倍，大约3.6km/s所以探月卫星绕月运行的速率约为1.8km/s故选：b【分析】第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度探月卫星贴近月球表面，运行的速率即为月球的第一宇宙速度根据月球质量和地球质量的关系，月球半径和地球半径的关系，根据第一宇宙速度的表达式求出月球的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度的关系，从而求出月球的第一宇宙速度大小2.【答案】c 【解析】【解答】解：第一宇宙速度为v1= ， 由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2= ，太阳的半径为r，太阳的逃逸速度为 = ，假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，v2= c，解得： 2.5105 ， 故c正确，abd错误；故选：c【分析】根据题设条件，当天体的逃逸速度大于光速c时时，天体就成为黑洞而逃逸速度是环绕速度的 倍，根据万有引力提供向心力求出环绕速度，即可求出逃逸速度，就能得到r满足的条件3.【答案】c 【解析】【解答】解：abc、火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，还在太阳系内，发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度，故ab错误、c正确 d、由g =m 得：v= 已知火星的质量约为地球质量的 ，火星的半径约为地球半径的 ，可得火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比： = = = ，故d错误故选：c【分析】第一宇宙速度是卫星发射的最小速度第二宇宙速度是人造天体脱离地球引力束缚所需的最小速度第三宇宙速度是人造天体脱离太阳束缚所需的最小速度求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先表示出来，再进行之比4.【答案】b 【解析】【解答】解：根据万有引力提供向心力即 =m 解得：v= 金星的半径是地球的0.8倍，质量为地球的0.4倍，得： = 忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式：mg= 解得：g= 金星的半径是地球的0.8倍，质量为地球的0.4倍，所以 = ；故选：b【分析】求解第一宇宙速度（贴近中心天体表面的速度即为第一宇宙速度）应该根据万有引力提供向心力来计算忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式根据等式表示出所要求解的物理量，再根据已知条件进行比较5.【答案】c 【解析】解答：解:设飞船的质量为m，轨道为r，地球的质量为m根据牛顿第二定律得： 则得， ，由于同步卫星的轨道高度约3.6104km，远大于组合体的高度，则根据上式可知，组合体匀速圆周运动的周期一定小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期故a错误第一宇宙速度是卫星绕地球圆周运动的最大速度，等于近地卫星的速度，由上式知，组合体匀速圆周运动的线速度一定小于第一宇宙速度，故b错误由 知，组合体的轨道半径较小，角速度较大，故c正确“神州九号”通过加速做离心运动，可以到“天宫一号”的轨道上去，从而实现和“天宫一号”对接，故d不正确 分析：由万有引力提供向心力，得到周期、线速度、角速度的表达式，再进行分析abc由卫星的变轨可分析6.【答案】c 【解析】【解答】解：a、由万有引力提供向心力 ，得：v= ，所以第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，故a错误；b、第一宇宙速度v= ，所以第一宇宙速度跟地球的质量和半径有关，故b错误；c、它是人造地球卫星的最小发射速度，故c正确；d、第二宇宙速度是使人造天体摆脱地球引力束缚所必需的最小地面发射速度，故d错误故选：c【分析】由万有引力提供向心力解得卫星做圆周运动的线速度表达式，判断速度与轨道半径的关系可得，第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，轨道半径最小，线速度最大7.【答案】b 【解析】【解答】解：a、位于地球表面的物体受重力、支持力的作用，向心力是重力和支持力合力产生的效果，故a错误；b、地心说以地球为中心，所以是错误的，而日心说虽然准确地说明行星绕太阳转动，但也存在很大局限，所以是不恰当的，故b正确；c、位于赤道上随地球自转的物体，角速度与同步卫星的角速度相同，但半径不同，故线速度大小与近地卫星线速度大小不相同，故c错误；d、所有绕地球飞行的卫星，其环绕速度均小于7.9m/s，半径越大，环绕速度越小，故d错误故选：b【分析】明确有关天体运行规律的基本内容，同时知道向心力的性质，明确向心力是一种效果力；人造地球卫星的半径越高，则其线速度越小，其中运行的最大线速度为第一宇宙速度7.9km/s8.【答案】b 【解析】【解答】解：设地球质量m，某星球质量6m，地球半径r，某星球半径1.5r由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得： =m 解得：卫星在圆轨道上运行时的速度公式v= 分别代入地球和某星球的各物理量得：v地球= v星球= 解得：v星球=2v地球=16km/s故选：b【分析】物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，大小8km/s，可根据卫星在圆轨道上运行时的速度公式v= 解得二、多选题9.【答案】bc 【解析】【解答】解：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球飞行的轨迹就不是圆，而是椭圆 a、人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度v= ，轨道半径越大，速度越小，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，因而a错误；bc、故它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，也是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，因而bc正确；d、如果物体速度大于11.2km/s，摆脱地球引力所必须具有的速度，故d错误；故选：bc【分析】根据卫星在圆轨道上运行时的速度公式v= ，以及如果速度大于11.2km/s，它会摆脱地球引力，从而进行判断即可10.【答案】b,c,d 【解析】【解答】解：由万有引力提供向心力g =m 得：v= ，第一宇宙速度是从地球表面发射人造地球卫星的最小发射速度，是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度，也是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度，所以bcd正确，a错误；故选：bcd【分析】由万有引力提供向心力解得卫星做圆周运动的线速度表达式，判断速度与轨道半径的关系可得，第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，轨道半径最小，线速度最大11.【答案】abc 【解析】【解答】解：a、当v0=1.0km/s，最终落回地面，其轨迹是抛物线，故a正确； b、v0=7.9km/s，其轨迹是圆，故b正确；c、当v0=10.0km/s，大于第一宇宙速度，绕地球运行，其轨迹是椭圆，故c正确；d、当v0=18.0km/s，大于第三宇宙速度，将冲出太阳系，其轨迹是抛物线，故d错误；故选：abc【分析】第一宇宙速度是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度地球同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度人造地球卫星运行时速度大于第二宇宙速度时，就脱离地球束缚第三宇宙速度是物体逃离太阳的最小速度12.【答案】bc 【解析】【解答】解：a、“天宫一号”的发射速度不应大于第二宇宙速度，若大于则会脱离地球的吸引故a错误； b、对接时，半径相同，则加速度大小相等故b正确； c、所有卫星的运行速度都小于第一宇宙速度故c正确； d、对接前，“神舟九号”欲追上“天宫一号”，可以在内轨道上点火加速若在同一轨道加速，则会做离心运动，不会相遇，故d错误；故选：bc【分析】人造地球卫星的发射速度要大于或等于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，要使卫星实现对接可在低轨道加速，若轨道相同，则加速度相等据此分析各问题三、填空题13.【答案】最小；最大 【解析】【解答】解：第一宇宙速度是发射卫星的最小的发射速度， 根据v= ，第一宇宙速度也是卫星绕地球运行的最大的环绕速度；故答案为：最小，最大【分析】第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初发射速度14.【答案】；【解析】【解答】解： 由万有引力提供向心力可得： ，解得： ，则人造卫星的加速度与地面重力加速度之比为： 第一宇宙速度为v： ，解得： 同理可得人造卫星的速度为： 故人造卫星的速度与第一宇宙速度之比为： = 故答案为： ； 【分析】由万有引力提供向心力可表示人造卫星的加速度，第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据引力等于向心力，列式求解；根据万有引力提供向心力表示出线速度即可求解15.【答案】7.9km/s；11