2019-2020学年高中物理 第6章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行随堂演练（含解析）新人教版必修2

第六章第五节宇宙航行1.(多重选择)第一个宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球一周的匀速圆周运动的速度a.发射的物体质量越大，第一宇宙速度就越大b.发射的物体质量越小，第一宇宙的速度就越大第一宇宙速度与发射的物体的质量无关。d.第一宇宙速度与地球的质量有关。分析第一宇宙速度v=与地球质量m相关，与发射中的物体质量无关。答复光盘2.由于地球自转而处于静止状态的物体以地轴为中心进行匀速圆周运动。对于这种匀速圆周运动的物体，以下说法是正确的a.向心力都指向地球中心b.速度等于第一个宇宙速度c.加速度等于重力加速度d.周期与地球自转相同分析与地球一起自转的对象的周期与地球自转的周期相同，指向向心力的垂直地轴，指向地轴上的对应点，速度比第一个宇宙速度小得多，加速度比重力加速度小得多。回答d3.(多重选择)图6-5-4所示的圆a，b，c的中心都在地球自转轴上，b，c的中心与地球的中心重合，圆b的平面与地球自转轴垂直。以围绕地球匀速圆周运动的卫星为例图6-5-4a.卫星的轨道可能是ab.卫星的轨道可能是bc.卫星的轨道可能是c。d.同步卫星的轨道必须是与b平行的同心圆物体圆周运动时，物体受到的合力方向必须朝向中心。对于这些卫星，a选项是错误的，因为接收的重力必须指向中心，卫星接收的重力必须全部指向中心。b、c选项正确。对于同步卫星，相对地球表面停止，因此同步卫星必须位于赤道的正上方，因此d选项是正确的。响应bcd时间限制45分满分60分一、选择题(每个问题4分，共40分)1.(多重选择)关于地球同步卫星，以下几点是正确的a.轨道位于赤道正上方b.轨道通过南极和北极的正上方c.轨道半径大小相同d.地球的引力是相同的。分析同步卫星只能位于赤道正上方，轨道半径，周期都相同，因此a，c正确，b错误。因卫星的质量而异，因地球的重力而异，d答案ac2.(多选择)美国东部时间2006年1月17日13点(北京时间18日1点)，利用宇宙神-5的大型火箭，在佛罗里达州卡纳维尔角肯尼迪航天中心发射，开始了9年的冥王星太空旅行。“宇宙神-5”中火箭将以每小时5万7600公里的惊人速度从地球上发射“新地平线”号，冥王星探测器将成为人类历史上最快的飞机a.大于第一宇宙速度b.大于第二个宇宙速度c.大于第三个宇宙速度d.比第三宇宙速度更小更近。这个发射速度摆脱了地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，所以速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，所以a，b，d是正确的。答案abd3.(多重选取)将地面附近的重力加速度设定为g0，地球半径设定为r0，人造地球卫星环形轨道半径设定为r。现在，以下说法是对的a.轨道上卫星向心加速度的大小b.卫星运行速度大小c.卫星运行的角速度大小d.卫星运行周期为2分析g=ma方向，a方向=g，g0=，因此，a方向=g0，a对；另外，a=，v=，b对；=，c错误；t=2，d对。答案abd4.(多选)火星的直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，围绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据上述数据，以下陈述是正确的a.火星表面的重力加速度值小于地球表面b.火星公转周期比地球长c.火星公转的线速度比地球大d.火星公转的向心力比地球大分析由g=mg计算为g=g，火星表面的重力加速度约为地球表面的a对。g=m2时，t=2 ，公转轨道半径大的周期长度，b对；周期长的线速度小(或v=轨道半径大的线速度小)，c错误；全心加速度a=g，d错误。答案ab5.有人同学设想，驾驶“陆地-宇宙”两用汽车沿着地球赤道行驶，汽车比地球速度能充分增加。如果汽车的速度增加到一定的值，它就会成为“宇宙汽车”，绕地球运行，不受空气阻力的影响。以下说法是正确的a.汽车在地面上的速度增加时，对地面的压力增加b.汽车速度增加到7.9公里/秒时，离开地面，绕地球旋转c.这个“宇宙车”围绕地球进行圆周运动的最短时间是24 hd.在这辆“宇宙车”中，用弹簧测力计测量物体的重力如果分析汽车在地面上移动，则g-fn=m，因此fn=g-m，v增大时fn减小，从而导致汽车对地面的压力减小，a出错。汽车速度增加到7.9 km/s时，重力全部用于提供向心力，汽车围绕地球公转，b对；“航天飞机”围绕地球圆周运动的最小周期比24小时小得多，c错了；“宇宙车辆”中的物体完全失重，因此不能用弹簧测力计测量物体的重力。d错了。回应b6.宇宙飞船必须与环绕地球运行的轨道空间站对接，宇宙飞船为了赶上轨道空间站，a.只能在低轨道上加速b.只能在更高的轨道上加速c.只能在与空间站相同的高度轨道上加速d.在任何轨道上加速就行了在分析宇宙飞船的加速度时，宇宙飞船受到的重力不足以提供宇宙飞船所需的向心力，因此宇宙飞船产生离心现象，要将宇宙飞船停靠在空间站，必须在低轨道上加速。答案a7.据悉，质量相同的甲和乙两个卫星分别接近某个行星的表面和地球表面，以一定的速度进行圆周运动，这个行星和地球的密度相同，各有r和r的半径a.a，b两个卫星的加速度比率等于r: rb.甲和乙的两颗卫星接收的向心力之比等于1: 1c.甲和乙两颗卫星的线速度大小比等于1: 1d.a，b两颗卫星的周期比等于r: r分析由f=g和m=r3得出重力f=g rm 和牛顿第二定律f=ma得出，a是正确的；人造卫星围绕行星表面以一定速度进行圆周运动时，重力等于向心力，b错了；f=g rm，f=m中可用，选项c错误；如f=g rm，f=mr所示，周期比为1: 1，因此d无效。答案a8.如果行星的密度与地球密度相同，但表面上的重力加速度是地面上重力加速度的四倍，则行星的质量就是地球质量a.b.4倍c.16倍d. 64倍分析通过表面重力等于重力：=mg。gr，也就是说，这个行星的半径是地球半径的4倍，所以m=r3表明，行星的质量是地球质量的64倍。回答d9.(多选择)向行星表面发射探测器，发射速度为v时，探测器可以围绕行星表面进行匀速圆周运动；发射速度达到v，就能脱离行星的重力，脱离行星。地球和火星两个行星的质量比约为10: 1，半径比约为2: 1a.探测器的质量越大，离开行星所需的发射速度就越快b.探测器在地球表面受的重力比火星表面大c.探测器在两个行星上分别等于所需的发射速度d.探测器从行星分离的过程中，势能越来越大解释是，如果行星的质量为m，探测器的质量为m，探测器绕行星表面圆周运动时=m，r是行星的半径，可见的v=，v=，探测器离开行星所需的发射速度与探测器的质量无关，=，a，c都是错的；f=存在=，因此b是正确的。在探测器从行星分离的过程中，行星对探测器的引力作出了负电作用，因此其势能变大，d是正确的。答案bd10.图6-5-5显示了“嫦娥一号”的月全食，卫星发射后，通过自己的小型火箭多次相变，进入地面月球的移动轨道，最终被月球重力捕捉，成为绕月球运行的卫星，并执行月球的探索。以下说法是正确的图6-5-5a.嫦娥一号发射速度必须达到第三宇宙速度b.在圆形轨道中，卫星周期与卫星质量有关c.卫星被月亮的引力与到月亮中心的距离的平方成反比d.在环形轨道上，卫星受地球重力的影响比月球重力大调查重力公式、宇宙速度、卫星周期等有关重力定律的多个知识点，提出了新的观点。第三宇宙速度是太阳系外卫星的最低发射速度，因此“chang”1卫星的发射速度必须小于第三宇宙速度。a项错误；将人造卫星轨道半径设置为r，并告诉我们，通过重力定律人造卫星接收的重力f=g，c项是正确的。将设置为g=mr t2=r3的卫星的周期设置为t。所以卫星的周期与月球的质量有关，与卫星质量无关，b项的错误；人造卫星绕月轨道运行时，离地球很远，重力很小，卫星进行圆周运动的向心力主要由月球重力提供。回答c二、选择题(共20分)11.(10分钟)地球半径为r，地球表面重力加速度为g，重力常数为g，不考虑地球自转的影响。(1)获取地球质量。(2)地球第一个宇宙速度v；(3)如果卫星围绕地球以一定速度进行圆周运动，运行周期为t，那么请求出人造卫星离地高度的h。分析(1)如果不考虑地球自转的影响，则g=mg，因此地球质量m=；(2)如果不考虑地球自转的影响，则g=mg=m，因此第一宇宙速度v=；(3)人造卫星围绕地球以一定速度进行圆周运动时，重力提供向心力。即g=m (r h)、不考虑地球自转的影响，用g=mg，以上两种方式解释：h=-r答案(1) (2) (3)-r12.(10分钟)据报道，一个国家发射了质量为100公斤的人工环月卫星。一位学生不记得重力常数g的数值，没有可查询的数据，但他记得月球半径是地球半径，月球表面的重力