2019-2020学年高中物理 第三章 万有引力定律及其应用 第三节 飞向太空随堂演练（含解析）粤教版必修2

飞入太空用三级火箭发射人造地球卫星。第一级火箭的燃料燃尽后，第二级火箭点火并自动取下第一级火箭的重壳。这样做的好处是()a.减小第二级火箭推动的质量，获得更大的加速度b.使卫星达到同样的速度，并减少发射所用的燃料。c.增加第二级火箭发动机的推力。d.促进火箭炮弹的回收和再利用分析：选择ab。火箭发动机的推力是喷出气体的反作用力，与火箭的质量无关。从a=可知，在第一级火箭起飞后，m减小，加速度增大，达到相同的速度可以减少燃烧的燃料，所以a和b是正确的，c和d是错误的。发射人造卫星就是以一定的速度将卫星送入预定的轨道。如图所示，发射场通常选择在尽可能靠近赤道的地方。这个位置的优点是它靠近赤道()a.地球的引力很强b.地球的转速相对较高。c.大重力加速度d.地球自转的角速度很大。卫星在地球上旋转，地球在赤道附近以最高速度旋转。沿其旋转方向发射可以节省大量能量并使发射更加成功。3.地球的“空间站”在地球赤道平面的圆形轨道上运行。它离地球的高度是同步卫星的十分之一，它的运行方向与地球的自转方向一致。关于“空间站”的正确说法是()a.操作加速度必须等于其高度的重力加速度b.运行速度相当于同步卫星的两倍。c.站在地球赤道上的人们一动不动地观察着它。由于力的平衡，在“空间站”工作的宇航员被悬挂或静止。分析：选择a。空间站的运动加速度和它所在位置的重力加速度都是由万有引力提供的，所以a是正确的；从g=mv=，运动速度与轨道半径的平方根成反比，而不是与离地高度的平方根成反比，所以b是错误的；通过g=mrt=2 r，空间站的周期小于地球的旋转周期，所以赤道上的人观察到它向东移动，所以c是错误的。空间站宇航员完全承受万有引力提供向心力，处于完全失重状态，三维误差。4.如图所示，中国航天员翟志刚首次打开了“神舟七号”载人飞船轨道舱的舱门，进行了太空退出活动，在广阔的太空中第一次留下了中国人的足迹。当翟志刚离开太空舱时，“神舟七号”的轨道可以被认为是一个圆形轨道。以下关于翟志刚退出活动的说法是正确的()如果翟志刚举着哑铃，肯定比举着五星红旗更费力如果翟志刚自由离开“神舟七号”，他将在同一轨道上运行如果没有安全绳，翟志刚用力向前推“神舟七号”，他很可能会沿着垂直线自由落体。如果“神舟七号”和一艘船有相同的甲板，翟志刚将会比在地面上走得更大。分析：选择b。神舟七号上的所有物体都是完全失重的，它们受到的引力提供了向心力。错误一；当翟志刚自由离开神舟七号时，他和神舟飞船具有相同的线速度，所以它们将在相同的轨道上运行，对b；如果没有安全绳，翟志刚大力推进“神舟七号”，他到地面的速度会降低，翟志刚会在较低的轨道上移动，c错；由于神舟七号上的所有物体都是完全失重的，即使神舟七号和飞船有相同的甲板，翟志刚也几乎不能行走。d是错误的。(1)地球卫星的高度等于地球的半径。一个物体通过弹簧秤悬挂在卫星上。如果地球表面物体的重力为98 n，卫星上物体的重力为_ _ _ _ _ _ n，物体的质量为_ _ _ _ _ _千克，弹簧秤的读数为_ _ _ _ _ _ n(地球上的重力为9.8 m/s2)(2)第一个进入载人宇宙飞船，绕地球飞行一周，然后重返大气层的宇航员是_ _ _ _ _ _。我国第一位进入太空的宇航员是_ _ _ _ _ _。第一个离开的宇航员分析：物体距离地球中心为2r0，重力为地面重力，即24.5 n，物体质量为常数m=10 kg。这时，重力都起向心力的作用，弹簧秤上的读数为零。答：(1)24.5 10 0 (2)加加林杨利伟翟志刚课堂作业i .选择题中国成功发射了“神舟十号”载人飞船。关于“神舟10号”的地面发射速度，以下说法是正确的()a.等于7.9公里/秒b.介于7.9公里/秒和11.2公里/秒之间c.小于7.9公里/秒d.介于11.2公里/秒和16.7公里/秒之间分析：选择b。神舟10号的地面发射速度大于7.9公里/秒，但由于不在地球引力范围之外，小于11.2公里/秒，所以b是正确的。神舟十号和天宫一号已经成功实现了自动交会对接。如果神舟10号和天宫1号在对接前在同一轨道上运行，神舟10号将在天宫1号前方对接。为了赶上天宫一号，神舟十号可以采用以下方法()神舟十号加速赶上天宫一号并完成对接b.神舟十号从原来的轨道减速到较低的轨道，然后加速赶上天宫一号完成对接。c.神舟十号加速到更高的轨道，然后减速赶上天宫一号完成对接。无论神舟10号采取何种措施，它都无法与天宫一号对接。分析：选择神舟十号应该赶上天宫一号。神舟10号应该首先减速以减小半径并提高速度。因此，神舟十号可以在低轨道接近或超过天宫一号。当神舟10号移动到合适的位置时，它将加速以增加其轨道半径并降低其速度。当它移动到天宫一号所在的轨道上停止加速时，神舟十号的速度正好等于天宫一号的速度，对接就可以完成了。b正确。如图所示，如果卫星a和b绕地球做匀速圆周运动，则a和b到地球中心o的距离分别为r1和r2，线速度分别为v1和v2，则()a.=b.=c.=d.=a.g=m，即v=，可以从万有引力提供的向心力中获得，所以有=，所以选项a是正确的，而b、c和d是错误的。4.在绕月轨道运行的过程中，月球探测器的轨道半径为r，运行速度为v。当探测器飞越月球上一些环形山的质量密集区域时()a . r . v .均略有下降b.r .v将保持不变c.r略有下降，v略有上升d.r略有增加，v略有下降分析：选择c。当探测器飞过质量密集的区域时，月球对探测器的吸引力增加，半径r将从f=减小到已知的值；根据g=v=，可以看出v会增加，所以选择c。如图所示是嫦娥三号登月的示意图。卫星发射后，它用自己的小型火箭几次改变轨道，进入地月转移轨道，最后被月球引力捕获，成为绕月卫星。刹车后，嫦娥三号的轨道逐渐变小，最终实现了软着陆。以下陈述是正确的()a.嫦娥三号的发射速度必须达到第三宇宙速度在绕月轨道上，卫星周期与卫星质量有关卫星在月球上的重力与其到月球中心距离的平方成反比。在环绕月球的轨道上，卫星比月球更受地球引力的吸引。分析：选择c，“嫦娥三号”将绕地球做椭圆运动，然后脱离地球的束缚，成为月球卫星。它的发射速度只需要达到第一宇宙速度。如果发射速度达到第三宇宙速度，“嫦娥三号”将脱离太阳系的束缚，所以方案一是错误的。当绕月球运动时，卫星上的月球引力完全提供向心力，那么g=m，t=2，即卫星周期与卫星质量无关，所以选项b是错误的；卫星受到月球重力的影响，所以选项c是正确的；在环绕月球的轨道上，卫星的重力小于月球的重力，所以选项d是错误的。一些学生想象驾驶一辆“陆地-太空”两用汽车，沿着地球赤道行驶，汽车相对于地球的速度可以充分提高。当飞行器的速度增加到一定值时，它将成为一个“太空飞行器”,绕着地球转一圈，远离地球当车速增加到7.9公里/秒时，它将离开地面并绕地球做圆周运动c.“宇宙飞船”绕地球做圆周运动的最短时间是1小时。d.在这辆“太空车”上，可以用一个弹簧测力计来测量物体的重力。分析：选择b，从mg-n=m到n=mg-m，我们可以看到a是错误的；7.9公里/秒是最小发射速度和最大环绕速度，b对；从mg=mr，t=84分钟，c误差；“太空车”完全没有重量，没有重力相关的实验可以进行。d是错误的。第二，选择题7.关于地球同步卫星，以下陈述是正确的()它的线速度介于第一和第二宇宙速度之间b它一定是在赤道上空运行。它的线速度必须小于第一宇宙的线速度d.发射这种卫星的轨道半径对所有国家都是一样的。分析：选择bcd。同步卫星的轨道半径比地球半径大得多。它的运行速度低于第一宇宙。a是错误的，c是正确的。因为同步卫星与地球的旋转是同步的，并且地球的重力提供了其旋转的向心力，所以可以推断同步卫星必须直接在赤道之上并且在离地面一定高度处，也就是说，所有同步卫星具有相同的轨道半径，并且b和d是正确的。当人造卫星进入轨道并作匀速圆周运动时，卫星内的物体将会()a.完全失重，零重力b.完全失重，但仍在万有引力的作用下万有引力是与卫星保持匀速圆周运动所需的向心力。d.在外力为零的平衡状态下分析：选择业务连续性。对于匀速圆周运动的卫星，万有引力完全提供向心力，卫星和卫星中的物体处于完全失重状态。因此，a和d是错的，b和c是对的。宇宙飞船围绕地球中心做半径为r的匀速圆周运动。有一个质量为m的人站在宇宙飞船舱里的秤上。r代表地球的半径，g0代表地球表面的重力加速度，g 代表宇宙飞船所处的重力加速度，n代表人在天平上的压力，下面的陈述是正确的()a . g=0b . g=g0c.n=0 d.n=mg0分析：选择业务连续性。从关系式mg=，get=，所以a是错误的，b是正确的；由于宇宙飞船中的人完全失重，人们受到的万有引力被用来提供做圆周运动所需的向心力，所以平台上没有压力，c是正确的，d是错误的。10.当科学家们研究由地球和月球组成的系统时，他们从地球向月球发射激光，激光的往返时间被测量为t。如果引力常数g、月球绕地球运动的周期t(这可以看作是匀速圆周运动)和光速c(地球和月球之间的距离远大于它们的半径)是已知的，上述物理量可以得到()a.从月球到地球的距离c.月球被地球吸引分析：选择ab。根据激光往返时间t和激光速度，可以找到月球和地球之间的距离，a是正确的；因为我们知道月球绕地球轨道的周期t，我们可以发现地球的质量m=，b是正确的根据g=先生：我们只能计算中央天体的质量，d是错误的；因为我不知道月球的质量，我不能计算月球的重力，而c是错误的。三。非选择题在宇宙飞船发射前，一名宇航员连同他的宇航服和其他个人设备测量了自己的体重840牛顿。在火箭发射阶段，人们发现当航天器随着火箭以a=的均匀加速度上升到某一位置时。(其中g是地球表面的重力加速度)，重量测试仪的指示器编号为1，220牛顿。已知地球半径r=6，400千米，地球表面的重力加速度取为g=10米/秒2。计算：(1)这个位置的重力加速度g比地球表面的重力加速度g大多少倍？(2)距离地球表面的高度h是多少？(1)宇航员和他们的个人设备的质量是从以下几个方面来了解的在着陆之前，“精神”号太空探测器进入预定轨道并围绕火星做圆周运动。它绕着轨道做n个圆圈，飞行时间为t，即火星的半径为r，火星表面的重力加速度为g0。(1)推导了探测器在上述圆形轨道上运行时离火星表面高度h的公式。(2)着陆前，探测器将改变轨道，并在预定位置a启动探测器上的喷气推进器。为了使探测器从圆形轨道一进入椭圆形轨道二