高三物理 专题4《抛体运动 圆周运动》第6课时《人造卫星 宇宙速度》复习测试

用心 爱心 专心 1 第第 6 6 课时课时 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度 要点一 人造卫星 即学即用即学即用 1 在圆轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星 它到地面的距离等于地球半径 R 地面上的重力加速度为 g 则 A 卫星运动的速度为Rg2B 卫星运动的周期为 g R2 4 C 卫星运动的加速度为 2 g D 卫星的动能为 4 mgR 答案答案 BD 要点二 宇宙速度 即学即用即学即用 2 1990 年 5 月 中国紫金山天文台将 1965 年 9 月 20 日发现的第 2 752 号小行星命名为吴健雄星 其直径 2R 32 km 如该小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 6 400 km 地球的第一宇宙速度 v1 8 km s 答案答案 20 m s 要点三 同步卫星 即学即用即学即用 3 设同步卫星离地心的距离为 r 运行速率为 v1 加速度为 a1 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a2 第一宇宙速度为 v2 地球的半径为 R 则下列比值正确的是 A R r 2 1 v v B R r a a 2 1 C 2 2 2 1 r R a a D R r 2 1 v v 答案答案 B 题型一 人造卫星的运行规律 例例 1 1 如图所示 A B C 是在地球大气层外 圆形轨道上运行的三颗人造卫星 B C 离地 用心 爱心 专心 2 面的高度小于A 离地面的高度 A B 的质量相等且大于C 的质量 下列说法中正确的是 A B C 的线速度大小相等 且大于 A 的线速度 B B C 的向心加速度大小相等 且小于 A 的向心加速度 C B C 运行周期相同 且小于 A 的运行周期 D B 的向心力大于 A 和 C 的向心力 答案答案 ACD 题型二 卫星变轨问题 例例 2 2 发射地球同步卫星时 先将卫星发射到近地圆轨道 1 然后经点火使其沿椭圆轨道 2 运 行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道 3 轨道 1 与 2 相切于 Q 点 轨道 2 与 3 相切于 P 点 如图所示 则当卫星分别在 1 2 3 轨道上正常运行时 以下说法正确的是 A 卫星在轨道 3 上的速率大于它在轨道 1 上的速率 B 卫星在轨道 3 上的角速度小于它在轨道 1 上的角速度 C 卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的速率小于它在轨道 2 上经过 Q 点时的速率 D 卫星在轨道 2 上经过 P 点时的速率小于它在轨道 3 上经过 P 点时的速率 答案答案 BCD 题型 3 科技物理 例例 3 3 嫦娥一号 探月卫星的路线简化后示意图如图所示 卫星由地面发射后经过发 射轨道进入停泊轨道 然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道 再次调速后进入 工作轨道 卫星开始对月球进行探测 若地球与月球的质量之比为a M M 月 地 卫星的停泊 轨道与工作轨道的半径之比为 工 停 r r b 卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆 周运动 求 1 卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比 工 停 v v 2 卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期大小之比 工 停 T T 答案 1 b a 2 a b3 1 我国 神舟 七号载人飞船发射升空 进入预定轨道后绕地球自西向东做匀速圆周运动 每 90 min 转一圈 用心 爱心 专心 3 航天员在轨道舱做了许多科学实验 着地前 1 5 m 返回舱底座发动机开始向下喷气 使返回舱减速下降 实 现软着陆 神舟 七号航天实验圆满完成 下列关于 神舟 七号的说法正确的是 A 航天员在 24 h 内可以见到日出的次数应为 16 次 B 神舟 七号的轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度 C 神舟 七号绕地球做匀速圆周运动的速度略大于第一宇宙速度 D 在着地前 1 5 m 内宇航员处于失重状态 答案答案 AB 2 地球同步卫星质量为 m 离地高度为 h 若地球半径为 R0 地球表面处重力加速度为 g0 地球自转角速度为 0 则同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为 A 0 B 2 0 0 2 0 hR gR m C 3 4 00 2 0 gRm D 以上结果都不正确 答案答案 BC 3 某课外小组经长期观测 发现靠近某行星周围有众多卫星 且相对均匀地分布于行星周围 假设所有卫星绕 该行星的运动都是匀速圆周运动 通过天文观测 测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为 R1 周期为 T1 已 知万有引力常量为 G 1 求行星的质量 2 若行星的半径为 R 求行星的第一宇宙速度 3 通过天文观测 发现离行星很远处还有一颗卫星 其运动半径为 R2 周期为 T2 试估算靠近行星周围众多 卫星的总质量 答案答案 1 2 32 1 1 4 GT R 2 R R T R 1 1 1 2 3 4 2 1 3 1 2 2 3 2 2 T R T R G 4 2009 2009 南京质检南京质检 中国首个月球探测计划 嫦娥工程 预计在 2017 年送机器人上月球 实地采样送回地 球 为载人登月及月球基地选址做准备 设想我国宇航员随 嫦娥 号登月飞船绕月球飞行 飞船上备有以 下实验仪器 A 计时表一只 B 弹簧秤一把 C 已知质量为 m 的物体一个 D 天平一只 附砝码一盒 在飞 船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动 宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行 N 圈所用的时间为 t 飞船的登月舱在月球上着陆后 遥控机器人利用所携带的仪器又进行了第二次测量 利 用上述两次测量的物理量可以推导出月球的半径和质量 已知万有引力常量为 G 1 说明机器人是如何进行第二次测量的 2 试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式 用心 爱心 专心 4 答答案案 1 机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体 静止时读出弹簧秤的读数F 即为物体在月球上所受重力 的大小 2 mN Ft 22 2 4 344 43 16mGN tF 1 科学研究表明地球的自转在变慢 四亿年前 地球每年是 400 天 那时 地球每自转一周的时间是 21 5 小时 比现在要快 2 5 小时 据科学家分析 地球自转变慢的原因主要有两个 一个是潮汐时海水与海岸碰撞 与 海底摩擦而使能量变成内能 另一个是由于潮汐的作用 地球把部分自转能量传给了月球 使月球的机械能 增加了 不考虑对月球自转的影响 由此可以判断 与四亿年前相比月球绕地球公转的 A 半径增大B 速度增大C 周期增大D 角速度增大 答案答案 AC 2 假设 神舟 六号宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时 它到地球球心的距离是地球半径的 2 倍 其中一位宇 航员的质量为 m 已知地面上的重力加速度为 g 地球的半径为 R 则 A 宇宙飞船的速度为Rg2B 宇宙飞船的周期为 g R2 4 C 地球对宇航员的引力为 mg 4 1 D 宇航员对飞船的压力为 mg 4 1 答案答案 BC 3 探路者 号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中 发现 A B 两颗均匀球形天体 两天体各有一颗靠近其表面 飞行的卫星 测得两颗卫星的周期相等 以下判断正确的是 A 天体 A B 的质量一定不相等B 两颗卫星的线速度一定相等 C 天体A B表面的重力加速度之比等于它们的半径之比D 天体 A B 的密度一定相等 答案答案 CD 4 某星球的质量约为地球的 9 倍 半径约为地球半径的一半 若从地球表面高 h 处平抛一物体 射程为 60 m 则在该星球上 从同样的高度以同样的初速度平抛同一物体 射程应为 A 10 mB 15 mC 90 mD 360 m 答案答案 A 用心 爱心 专心 5 5 宇航员在月球表面完成下面实验 在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点 静止一质量 为 m 的小球 可视为质点 如图所示 当给小球水平初速度 v0时 刚好能使小球在竖直平面 内做完整的圆周运动 已知圆弧轨道半径为 r 月球的半径为 R 万有引力常量为 G 若在月球表 面上发射一颗环月卫星 所需最小发射速度为 A Rr r 5 5 0 v B Rr r5 2 0 v C Rr r5 0 v D Rr r 5 5 2 0 v 答案答案 A 6 2009 2009 济宁统考济宁统考 设想 嫦娥号 登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动 测得其周期为 T 飞船在月球 上着陆后 自动机器人用测力计测得质量为 m 的仪器重力为 P 已知引力常量为 G 由以上数据可以求出的量 有 A 月球的半径B 月球的质量 C 仪器随月球自转的加速度D 月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度 答案答案 AB 7 地球质量 M 可由表达式 M cG ab 求出 式中 G 为引力常量 a 的单位是 m s b 是 a 的幂次 c 的单位是 m s2 以下判断正确的是 A a 是同步卫星绕地球运动的速度 b 4 c 是地球表面重力加速度 B a 是第一宇宙速度 b 4 c 是地球表面重力加速度 C a 是赤道上物体的自转速度 b 2 c 是地球表面重力加速度 D a 是月球绕地球运动的速度 b 4 c 是月球表面的自由落体加速度 答案答案 B 8 宇宙飞船运动中需要多次 轨道维持 所谓 轨道维持 就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力 的大小和方向 使飞船能保持在预定轨道上稳定运行 如果不进行 轨道维持 由于飞船受轨道上稀薄空 气的影响 轨道高度会逐渐降低 在这种情况下飞船的动能 引力势能和机械能的变化情况将会是 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 用心 爱心 专心 6 D 重力势能逐渐减小 动能逐渐增大 机械能逐渐减小 答案答案 D 9 可以发射一颗这样的人造地球卫星 使其圆轨道 A 与地球表面上某一纬度线 非赤道 是共面同心圆 B 与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对地球表面是静止的 D 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 但卫星相对地球表面是运动的 答案答案 CD 10 通常我们把太阳系中行星自转一周的时间称为 1 天 绕太阳公转一周的时间称为 1 年 已知金星的 1 天 比它的 1 年 还长 与地球相比较 金星的 1 天 的时间约是地球 1 天 的时间的 243 倍 由 此可知 A 金星自转的角速度约是地球自转角速度的 243 1 B 金星的质量约是地球质量的 243 倍 C 金星的半径约是地球半径的 243 倍 D 金星表面的 重力加速度 约是地球表面重力加速度的 243 1 答案答案 A 11 2009 2009 朝阳区模拟朝阳区模拟 某物体在地面上受到的重力为 160 N 将它放在卫星中 在卫星以加速度 a g 2 1 随 火箭加速竖直升空的过程中 当物体与卫星中水平支持物间的压力为 90 N 时 求此时卫星距地球表面有多 高 地球半径为 R 6 4 103 km 取 g 10 m s2 答案答案 1 92 104 km 12 某航天飞机在地球赤道上空飞行 轨道半径为 r 飞行方向与地球的自转方向相同 设地球的自转角速度为 0 地球半径为 R 地球表面重力加速度为 g 在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方 求它下次通过 该建筑物上方所需的时间 答案答案 3 2 00 3 2 2 2 r gR r gR 或 13 2009 2009 天津模拟天津模拟 2007 年 10 月 24 日 18 时 29 分 星箭成功分离之后 嫦娥 一号 卫星进入半径为 205 km 的圆轨道上绕地球做圆周运动 卫星在这个轨道上 奔跑 一圈半后 于 25 日下午进行第一次变轨 变轨后 卫星轨道半径将抬高到 离地球约 600 km