96巩固练习宇宙航行提高(20210113222923)

1、宇宙航行 【巩固练习】 一、选择题: 1. A. B. C. D. 2. 下列说法正确的是（） 行星的运动和地球上物体的运动遵循不同的规律 物体在转弯时一定受到力的作用 月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用 物体沿光滑斜面下滑时受到重力、斜面的支持力和下滑力的作用 根据观察，在土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是小卫星群，测出环中各层的线速度 与该层到土星中心的距离 R之间的关系。 下列判断正确的是（） A. 若VR，则该环是土星的一部分 B .若 V2 R，则该环是土星的卫星群 C. 3. A. 1 若V 一，则该环是土星的一部分 R 关于地球同步卫星下列说法正确的是 地球

2、同步卫星和地球同步，因此同步卫星的高度和线速度大小是一定的 D .若 V2 -，则该环是土星的卫星群 R B. 地球同步卫星的地球的角速度虽被确定，但高度和速度可以选择，高度增加，速度增大，高度降低， 速度减小 C. 地球同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动 D. 以上均不正确 4.我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m、皿，半径分 V, 别为R1、Ra,人造地球卫星的第一宇宙速度为V,对应的环绕周期为T,则环绕月球表面附近圆轨道飞行 的探测器的速度和周期分别为 A. 眶, YmR2 miR3T y I m2R C. 匝V Ym2R m2戌T 5

3、. 两卫星相比土卫十（） A. B. C. D. 土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星，都沿近似为圆周的轨道绕土星运动。其参数如表: 卫星半 径（m） (kg) 卫星质量 轨道半 径（m） 土卫 8.90 X 2.01 X 1.51 X 十 104 1018 108 土卫 5.70 X 5.60 X 1.51 X 十一 104 1017 108 受土星的万有引力较大 绕土星的圆周运动的周期较大 绕土星做圆周运动的向心加速度较大 动能较大 6 .天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由 此可算出（） A行星的质量B.行星的半径 C.恒星的质量D.恒星的

4、半径 7 .假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似 为匀速圆周运动，则关于下列物理量的变化正确的是（） A地球的向心力变为缩小前的一半 B. C. 1 地球的向心力变为缩小前的一 16 地球绕太阳公转周期与缩小前的相同 地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半 甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可 （） D. 8. 视为圆轨道.以下判断正确的是I A .甲的周期大于乙的周期 B 乙的速度大于第一宇宙速度 C 甲的加速度小于乙的加速度 D.甲在运行时能经过北极的正上方 9.“嫦娥二号”是我国月球探测第

5、二期工程的先导星若测得“嫦娥二号”在月球 体）表面附近圆形轨道运行的周期为 （可视为密度均匀的球 T,已知引力常量为 G半径为R的球体体积公式V - R3，则可估 3 算月球的（） A .密度 B .质量 C . 10、（ 2015永州三模）如图所示, 半径 D .自转周期 两星球相距为L ,质量比为 mA : mB=1： 9，两星球半径远小于 L。从 星球A沿A、B连线向星球B以某一初速度发射一探测器，只考虑星球A、B对探测器的作用，下列说法 正确的是（） A .探测器的速度一直减小 B .探测器在距星球 A为L处加速度为零 4 OB C .若探测器能到达星球 B,其速度可能恰好为零 D .

6、若探测器能到达星球B,其速度一定大于发射时的初速度 11、（2015肇庆三模） 轨道康复者”是 垃圾”卫星的救星，被称为 太空110”它可在太空中给 垃圾”卫 星补充能源，延长卫星的使用寿命.假设轨道康复者”的轨道半经为地球同步卫星轨道半径的五分之一, 运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是 A .轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救 B 站在赤道上的人观察到轨道康复者”向西运动 C.轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍 D .轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍 12、（ 2015大庆三模）右图为两颗人造卫星绕地球运动的

7、轨道示意图，1为圆轨道，n为椭圆轨道, AB 为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内, C、D为两轨道交点.己知轨道n上的卫星运动到 C点时速 度方向与AB平行，则下列说法正确的是（ B A .两个轨道上的卫星运动到C点时的加速度不相同 B 两个轨道上的卫星运动到C点时的向心加速度大小相等 C.若卫星在I轨道的速率为V1，卫星在n轨道 B点的速率为V2，则V1V2 D .两颗卫星的运动周期相同 二、解答题： 1宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相 同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处。(取地球表面重力加速度 g= 10m/

8、s2，空气 阻力不计) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ； M星：M地。 A和B (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R星: R地=1: 4,求该星球的质量与地球质量之比 2. 土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，它们绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒 与土星中心距离分别位 rA=8.0 X I04km和rB=1.2 x I05km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。 (结果可用根 式表示) B的线速度之比; B的周期之比； (1) 求岩石颗粒A和 (2) 求岩石颗粒A和 (3) 土星探测器上有一物体，在地球上重为10N,推算出他在距土星中心3.2 X 105km处受到土星的引力

9、 为0.38N。已知地球半径为 6.4 X 10AC 解析：关于同步卫星高度一定，周期一定，线速度一定，只能在赤道上空, 确。 km,请估算土星质量是地球质量的多少倍？ 3. 我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行.为了获得月球表面全貌的信息，让卫 星轨道平面缓慢变化.卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球.设地球和月球的质量分别为M和m 地球和月球的半径分别为R和R，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r1，月球绕 (用M m R、R、r、rn和r表示，忽略月球绕 地球转动的周期为 T.假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内

10、 卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间。 地球转动对遮挡时间的影响 ). 若该环是卫星群则符合万有引力提供向心力，可得 A错误；物体转弯一定做圆周运动，做圆周运 受力分析不能分析上，故C错误；没有下滑力之 2 ，即V R 【答案与解析】 一、选择题： 1. B 解析：行星运动和地球上物体的运动都遵循相同的规律，故 动必定有外力提供向心力，故 B正确；向心力是效果力， 说，故D选项错误。 2. AD 解析：若该环是土星的一部分，则符合与土星同轴转规律, 即角速度相同周期相同，线速度和半径成正比。 GM 一 21 丄 。故答案选AD R 相对地面静止，故选项 AC正 解析：人造卫星绕地

11、球运转时，万有引力提供向心力，即 rnm Gir 2 V m R1 V，同理探测器绕月 Ri 球运转时V jGm2 J 联立得V健V ；人 星绕地球运转时，由 2R 3 ，同理探测器绕月球运转时T - jR：，联立得T Gm2 V m2 R3 故A选项正确。 5. AD 解析：万有引力 Mm ，由 r Mm G 2 v m r 4 m- 2 r ma得：向心加速度 a T2 GM，周期 r2 U 2r3厶 T J，动能 V GM 数值比较可得 AD是正确的。 6. C Ek GMm 2r 其中以 M为土星的质量， m为卫星的质量，r为卫星的轨道半径, 代入 解析：根据Gm r m耸得M T2

12、4 2r GT 3 2-,因此可以计算中心天体的质量，即恒星的质量，故 C正确。 7. BC 解析：设太阳和地球的密度分别为 2,太阳的直径、 地球的直径、太阳与地球间的距离分别 d1r d2r r 赤出di d2 r 变为一r 一、一 , 2 2 2 地球受到太阳的万有引力: 变化前: Mm r 2 di 2 2 d2 2 -13.3 d1 d2 2 r 变化后: （卽3与）3 （2）2 可得F 亠 16 由万有引力提供向心力有 4 2r3 佇所以 T T。故选项BC正确。 8. AC 解析：本题考查万有引力与航天中的卫星问题，意在考查考生对天体运动规律、第一宇宙速度的理解和同 步卫星的认识

13、.对同一个中心天体而言，根据开普勒第三定律可知，卫星的轨道半径越大，周期就越长， A正确.第一宇宙速度是环绕地球运行的最大线速度, B错.由G 啤 ma可得轨道半径大的天体加速 r 度小，C正确.同步卫星只能在赤道的正上空，不可能过北极的正上方，D错. 9. A “嫦娥二号”在 解析：本题考查万有引力的应用，意在考查考生应用万有引力解决宇宙航天问题的能力. Mm 4 2 近月表面做匀速圆周运动，已知周期有mF .故无法求出月球半径R及质量M但结合球 体体积公式可估算出密度，A正确. 10、BD 解析：A、探测器从A向B运动，所受的万有引力合力先向左再向右，则探测器的速度先减小后增大，故 mAm

14、mBm G2- rB ，因为 mA： me 1:9，则：rA：rB 3:1 , A错误; B、当探测器合力为零时， 加速度为零，则有：G 2 rA 知探测器距离星球 A的距离为：x L，故B正确; 4 CD、探测器到达星球 B的过程中，由于 B的质量大于 A的质量， 从A到B万有引力的合力做正功，则动 能增加，所以探测器到达星球 B的速度一定大于发射时的速度，故 C错误，D正确; 故选：BD . 11、D 解析： 轨道康复者”要在原轨道上加速，使得万有引力不足以提供向心力，而做离心运动，会到达更高的 轨道，不可能 拯救”更低轨道上的卫星，选项 A错误；角速度 卫星角速度，即大于地球自转角速度，

15、所以站在赤道上的人用仪器观察到 错误；因为 GMm v2 R2 = mR， ,轨道康复者”角速度大于同步 国二 轨道康复者”向东运动，选项 B 轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，由 轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的J5倍.选项C错误.万有引力 即卫星合力，根据牛顿第二定律有 Gbn = ma ，即京，根据轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动 时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一可得 轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的 25倍，选项D正确。 12、D 解析：A、两个轨道上的卫星运动到C点时，所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律知，加速

16、度相同, 故A正确; 2 v B、因为两个轨道上的卫星在 C点的速度不等，根据 a 知，向心加速度大小不等，故D错误; r C、B点为椭圆轨道的远地点，速度比较小，Vi表示做匀速圆周运动的速度，Vi V2，故C错误; D、根据几何关系知，椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期 相等，故D正确。 故选：D 二、解答题: 1.解析：（1 ）竖直上抛运动的物体落回原处的时间t = 2Vo，所以g/ = - g= 2m/s2, g5 (2)根据 mg G Mm-，所以M R gR2 G 所以 M地 gR星2 gR地2 1 8o 2.解析：(1)设土星质量为 M,颗粒质

17、量为 m颗粒距土星中心距离为 r，线速度为v, 根据牛顿第二定律和万有引力定律: GM om 2 r mv2 解得：v 对于A B两颗粒分别有: Va 怦和VB VS GMo V rB 得: Va Vb rA T (2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为 T, 根据 呼mr4；得T F rTVgMo 对于 A B两颗粒分别有：TA 戸和Tb VGM o GMo 所以 Ta Tb 246 9 (3)设地球质量为M 地球半径为r。，地球上物体的重力可视为万有引力，探测器上物体质量为 m， 在地 球表面重力为 G,距土星中心ro = 3.2 km处的引力为G，根据万有引力定律: Go GMmo ，Go GM om。 所以 2 ro 2 r。 Mo M Goro2 Go ro 95 （倍） 3.解析： 月球面的公切线 ACD的交点，D C和B分别是该公切线与地球表面、 据对称性，过 A点在另一侧作地月球面的公切线，交探月卫星轨道于 的信号被遮挡. 与地 根 如图所示，0和0分别表示地球和月球的中心.在卫星轨道平