高中物理第六章万有引力与航天5宇宙航行课时训练新人教版必修.docx

宇宙航行题组一人造卫星运行规律1.据报道,嫦娥一号和嫦娥二号绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km,运行速率分别为v1和v2。那么,v1和v2的比值为(月球半径取1 700 km)()A.B.C.D.解析:由G=m知v=,故,C正确。答案:C2.2013年6月11日17时38分,神舟十号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时,它的线速度大小()A.等于7.9 km/sB.介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C.小于7.9 km/sD.介于7.9 km/s和16.7 km/s之间解析:卫星在圆形轨道上运动的速度v=。由于rR地,所以vF3B.a1=a2=ga3C.v1=v2=vv3D.1=32解析:地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同,角速度相同,即1=3,根据关系式v=r和a=2r,可知v1v3,a1v3,a2a3,23。绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的线速度就是第一宇宙速度,即v2=v,其向心加速度等于重力加速度,即a2=g,所以v=v2v3v1,g=a2a3a1,23=1。又因为F=ma,所以F2F3F1。可见,选项A、B、C错误,选项D正确。答案:D7.(多选)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道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、2相切于Q点,轨道2、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上的速度大于在轨道1上的速度B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度解析:卫星在半径为r的轨道上运行时,速度v=。可见轨道半径r越大,运行的速度越小;由v=r可得=,r越大,越小;卫星的加速度由万有引力产生,在不同轨道上运行,经过同一点时,它们的加速度是相同的。答案:BD8.(多选)如图所示在同一轨道平面内的三颗不同的人造地球卫星A、B、C,关于各物理量的关系,下列说法正确的有()A.根据v=可知vAvBFBFCC.向心加速度aAaBaCD.运动一周后,A先回到原地点解析:卫星受到的万有引力提供其做圆周运动的向心力。由G=mr()2=ma,可得vAvBvC,aAaBaC,TATBTC,所以C、D项正确;A项中各处g值不同,不能比较;B项中不知卫星的质量,不能比较向心力大小。答案:CD9.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,求:(1)卫星运动的线速度;(2)卫星运动的周期。解析:(1)人造地球卫星受地球的引力提供向心力,则在地面,物体所受重力等于万有引力,则=mg解得v=。(2)又=m()22R解得T=4。答案:(1)(2)410.如图所示,设A、B为地球赤道圆的一条直径的两端,利用同步卫星将一电磁波信号由A点传到B点,已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对电磁波的折射。设电磁波在空气中的传播速度为c。则:(1)至少要用几颗同步卫星?(2)这几颗卫星间的最近距离是多少?(3)用这几颗卫星把电磁波信号由A点传到B点需要经历多长时间?解析:(1)至少要用两颗同步卫星,这两颗卫星分别位于如图所示的P1和P2两点。(2)这两颗卫星间的最近距离是d=2R。(3)设同步卫星的轨道半径为r=OP1,由万有引力定律和牛顿第二定律G=mr