高考物理总复习 第五章 第一单元 第2课 人造卫星　宇宙速度

一、单项选择题1．(2011·广州市一模)某一时刻，所有的地球同步卫星()A．向心力相同B．线速度相同C．向心加速度相同D．离地心的距离相同2．两个天体的半径相等，质量之比为1∶4，分别环绕它们做圆周运动的卫星的最小周期之比为()A．2∶1B．1∶2C．1∶1D．4∶13．(2012·佛山市质检一)2011年11月3日凌晨，“神舟八号”与“天宫一号”成功实现了对接．对接前，它们在离地面300多公里的同一轨道上绕地球做匀速圆周运动时()A．运行周期相同B．不受重力作用C．相对地面的速度为零D．飞行速度都大于第一宇宙速度4．(2011·大纲全国理综)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)，然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比()A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大5．如图所示，北京飞控中心对“天宫一号”的对接机构进行测试，确保满足交会对接要求，在“神舟八号”发射之前20天，北京飞控中心将通过3至4次轨道控制，对“天宫一号”进行轨道相位调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待神舟八号的到来，要使“神舟八号”与“天宫一号”交会，并最终实施对接，“神舟八号”为了追上“天宫一号”()A．应从较低轨道上加速B．应从较高轨道上加速C．应在从同空间站同一轨道上加速D．无论在什么轨道上只要加速就行二、双项选择题6．(2012·深圳调研)如右图所示，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e，p，q的圆周运动速率分别为v1，v2，v3，向心加速度分别为a1，a2，a3，则()A．v1＞v2＞v3B．v1＜v3＜v2C．a1＞a2＞a3D．a1＜a3＜a27．如图，地球同步卫星运行周期与地球自转的周期相同，同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍，下列说法中正确的是()A．同步卫星比地球自转的角速度大B．同步卫星比地球自转的线速度大C．同步卫星比地球自转的线速度小D．同步卫星比随地球自转的物体的向心加速度大8．(2011·惠州市第三次调考)假如一颗做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做匀速圆周运动，则()A．卫星运动的线速度增大到原来的2倍B．卫星所需的向心力将减小到原来的eq\f(1,2)C．地球提供的向心力将减小到原来的eq\f(1,4)D．卫星运动的线速度将减小到原来的eq\f(\r(2),2)9．下图是“嫦娥一号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法中正确的是()A．在地球以第二宇宙速度发射“嫦娥一号”B．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力10．(2011·东莞市模拟)“嫦娥二号”与“嫦娥一号”不是同一时期发射并同时绕月运行的，但我们可以把它们画在一起研究，如图所示．“嫦娥二号”环月飞行高度距离月球表面约100km，“嫦娥一号”环月飞行高度距离月球表面约200km，下列判断中正确的是()A．“嫦娥二号”比“嫦娥一号”探测到月球的数据更详实B．“嫦娥二号”比“嫦娥一号”拍摄到月球的表面积更多C．“嫦娥二号”比“嫦娥一号”环月飞行的周期小D．“嫦娥二号”比“嫦娥一号”环月飞行的线速度小11．(2011·山东理综)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，两卫星轨道均可视为圆轨道．下列判断正确的是()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三、非选择题12．2005年8月“火星勘测轨道飞行器”升空，于次年3月进入火星近地轨道做匀速圆周运动，目前仍在火星近地轨道上探测，如图所示．该飞行器勘测到火星的半径为R，自己飞行n周所用的时间为t，已知火星大气极稀薄干燥，不考虑火星的自转．(1)求“火星勘测轨道飞行器”的运转周期T；(2)求飞行器表面的重力加速度g；(3)如果飞行器以相对火星竖直向下投下初速度为v0的物体，经过t′接受到该物体与火星表面碰撞的光信号，不计光信号的传播时间，求火星距离火星地面的高度h.参考答案1．解析：注意矢量性，由于同步卫星的周期与地球相同，运用万有引力等于向心力可得到离地心的距离相同，而向心加速度大小、线速度大小相等，但方向不同.答案：D2．解析：做圆周运动的卫星要周期最小，则必须是近地卫星，即轨道半径为天体的半径．根据Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(4π2,T2)R，得T＝eq\r(\f(4π2R3,GM))，即T∝eq\f(1,\r(M))，所以两个天体的卫星的最小周期之比为2∶1，A项正确．答案：A3．解析：由于两个卫星离地的高度大于地球的半径又小于同步卫星的高度，故相对地面速度要大但又小于第一宇宙速度．而重力作向心力，是存在的；两者在同一高度，故运行周期相同．答案：A4．解析：由eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)知，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(GMm,2r)，r越大，Ek越小．r增大，卫星在升高过程中要克服万有引力做功，引力势能增大．综上所述D正确，A、B、C错误．答案：D5．解析：“神舟八号”要追上“天宫一号”，不能像汽车或飞机那样，对准目标加速飞去，因为在同一轨道上“神舟八号”一旦加速，它就离开原来轨道，进入另外一条较高的椭圆轨道，为了缩短距离，“神舟八号”应该从较低轨道加速，加速后轨道高度升高，才能与“天宫一号”在同一轨道上完成对接．据Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r，得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，先让“神舟八号”在低轨上运行，“天宫一号”在高轨道上的运动周期大、“神舟八号”在低轨道上的运行周期小，然后“神舟八号”适时加速后做离心运动，使之与“天宫一号”在高轨道上实现对接，故选项A正确、B错误．若“神舟八号”在同一轨道上只加速，将要离开原轨道向外，所以只加速不减速是不可能进行对接的，因此选项C、D都错误．答案：A6．解析：山丘e的角速度等于地球自转角速度，等于同步卫星q的角速度，由v＝ωr得v3＞v1，对于p和q，根据v＝eq\r(\f(GM,r))，得：v2＞v3，故B选项正确；e和q的加速度大小可由公式a＝ω2r得a3＞a1，p和q卫星所受到的万有引力提供向心力，由F＝eq\f(GMm,r2)＝ma得a2＞a3，故D选项正确．答案：BD7．解析：由ω＝eq\f(2π,T)知角速度相同．由v＝eq\f(2πr,T)知同步卫星比地球自转的线速度大．由a＝eq\f(4π2r,T2)知同步卫星比地球自转的向心加速度大．答案：BD8．解析：决定卫星做匀速圆周运动的向心加速度是由地球对卫星的万有引力提供的，而不是由自身的线速度及轨道半径提供的，由此可知，半径增大到2倍，其他不变，则向心力将减小到eq\f(1,4)，向心加速度也减小到eq\f(1,4)；根据a＝eq\f(v2,r)可知卫星运动的线速度将减小到原来的eq\f(\r(2),2).答案：CD9．解析：若以第二宇宙速度发射，“嫦娥一号”将直接脱离地球的束缚飞向月球，由图可知并不是，A项错误；在绕月球运动时，月球对卫星的万有引力提供向心力，即Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，即卫星周期与卫星的质量无关，B项错误；卫星所受月球的引力F＝Geq\f(Mm,r2)，C项正确；在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，D项正确.答案：CD10．解析：由于“嫦娥二号”比“嫦娥一号”更靠近月球，故探测到月球的数据更详实，A项正确；但从卫星向月球作切线时，如下图所示，可以看到，“嫦娥二号”比“嫦娥一号”接收月球面积投射来的光更少，故拍摄到月球的表面积更少，B项错误．根据r越大，a、v、ω都越小，而T越大知C项正确D项错误．答案：AC11．解析：地球卫星绕地球做圆周运动时，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律知Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2r,T2)，得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，r甲>r乙，故T甲>T乙，选项A正确；贴近地表运行的卫星的速度称为第一宇宙速度，由Geq\f(Mm,r2)＝eq\f(mv2,r)知v＝eq\r(\f(GM,r))，r乙>R地，故v乙比第一宇宙速度小，选项B错误；由Geq\f(Mm,r2)＝ma，知a＝eq\f(GM,r2)，r甲>r乙，故a甲<a乙，选项C正确；同步卫星只能在赤道正上方运行，故不能通过北极正上方．选项D错误．答案：AC12．解析：(1)根据圆周运动的知识可得：T＝eq\f(t,n).①(2)根据飞