2024版新教材高中物理课时分层作业十七双星模型及近地卫星与地球同步卫星的比较新人教版必修第二册

课时分层作业(十七)双星模型及近地卫星与地球同步卫星的比较A组基础巩固练1．2022年1月，西安卫星测控中心圆满完成52颗在轨运行的北斗导航卫星健康状态评估工作．“体检”结果显示，所有北斗导航卫星的关键技术指标均满足正常提供各类服务的要求．北斗导航系统的同步通信卫星绕地心做匀速圆周运动，转动周期和地球的自转周期相等，下列说法正确的是()A．同步通信卫星可以时刻位于北京上空B．发射同步通信卫星时，发射速度一定小于第一宇宙速度C．同步通信卫星的在轨运行速度大于第一宇宙速度D．同步通信卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度2．(多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上的物体，下列说法正确的是()A．都是万有引力提供向心力B．赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度大小、角速度大小都相等C．赤道上的物体和近地卫星的线速度大小、周期不同D．同步卫星的周期大于近地卫星的周期3.如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径．假设a与b质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，则物体a和卫星b()A．角速度近似相等B．线速度大小近似相等C．向心加速度大小近似相等D．所受地球引力大小近似相等4．人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程．设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则()A．黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度C．其运动周期T＝eq\r(\f(4π2L3,GM))D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大B组能力提升练5.如图所示，a为放在赤道上相对地面静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星．下列关于a、b、c的说法中正确的是()A．b卫星的线速度大于7.9km/sB．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>acC．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＝Tc<TbD．在b、c中，b的线速度大6.[2023·山东日照高一下期末]如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为轨道在赤道平面内的气象卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星．已知卫星C和卫星B的轨道半径之比为4∶1，且两卫星的环绕方向相同，下列说法正确的是()A．卫星B、C运行线速度之比为4∶1B．卫星B的向心加速度小于物体A的向心加速度C．同一物体在卫星B中对支持物的压力比在卫星C中对支持物的压力大D．在卫星B中一天内可看到8次日出课时分层作业(十七)双星模型及近地卫星与地球同步卫星的比较1．解析：同步通信卫星不能时刻在北京上空，故A错误；发射同步通信卫星时，发射速度一定大于第一宇宙速度(最小发射速度)，故B错误；同步通信卫星受到的万有引力提供向心力，得Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，v＝eq\r(\f(GM,r))，同步通信卫星轨道半径大于地球的半径，所以同步通信卫星的速度一定小于在地球表面绕地球运动的卫星的速度，即小于第一宇宙速度，故C错误；根据Geq\f(Mm,r2)＝ma，a＝eq\f(GM,r2)，同步通信卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，故D正确．答案：D2．解析：赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力的，A项错误；赤道上的物体和同步卫星有相同的周期和角速度，但线速度大小不相等，B项错误；同步卫星和近地卫星有相同的中心天体，根据eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)＝meq\f(4π2,T2)r得v＝eq\r(\f(GM,r))，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由于r同＞r近，故v同＜v近，T同＞T近，D项正确；赤道上的物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为T赤＝T同＞T近，根据v＝ωr可知v赤＜v同，则线速度大小关系为v赤＜v同＜v近，故C项正确．答案：CD3．解析：由eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)可得v＝eq\r(\f(GM,r))，卫星b的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则卫星b的线速度大于同步卫星的线速度；同步卫星与地球自转的角速度相同，轨道半径大于地球半径，同步卫星线速度大于物体a的线速度，则卫星b的线速度大于物体a的线速度，故B错误；卫星b的线速度大于物体a的线速度，轨道半径近似相等，由ω＝eq\f(v,r)，可知卫星b的角速度大于物体a的角速度，由an＝eq\f(v2,r)可知卫星b的向心加速度大于物体a的向心加速度，故A、C错误；物体a与卫星b质量相同，轨道半径近似相等，由F＝eq\f(GMm,r2)可知，a与b所受地球引力大小近似相等，故D正确．答案：D4．解析：设两个黑洞质量分别为mA、mB，轨道半径分别为RA、RB，角速度为ω，则由万有引力提供向心力可知，eq\f(GmAmB,L2)＝mAω2RA，eq\f(GmAmB,L2)＝mBω2RB，RA＋RB＝L，联立可以得到eq\f(mA,mB)＝eq\f(RB,RA)，而RA＞RB，所以mA＜mB，故选项A错误；由于二者角速度相等，则线速度分别为vA＝ωRA，vB＝ωRB，则vA＞vB，故选项B错误；联立方程式eq\f(GmAmB,L2)＝mAω2RA，eq\f(GmAmB,L2)＝mBω2RB，RA＋RB＝L，可以得到M＝mA＋mB＝eq\f(ω2L3,G)，而且T＝eq\f(2π,ω)，整理可以得到T＝2πeq\r(\f(L3,GM))，可知当总质量M一定时，L越大，则T越大，角速度越小，故选项C正确，D错误．故选C.答案：C5．解析：b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，绕行速度与第一宇宙速度大小相同，即v＝7.9km/s，故A错误；地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa＝ωc，根据a＝ω2r知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a＝eq\f(GM,r2)得b的向心加速度大于c的向心加速度，即ab>ac>aa，故B错误；卫星c为地球同步卫星，所以Ta＝Tc，根据T＝2πeq\r(\f(r3,GM))得c的周期大于b的周期，即Ta＝Tc>Tb，故C错误；在b、c中，根据v＝eq\r(\f(GM,r))，可知b的线速度比c的线速度大，故D正确．答案：D6．解析：根据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，可得v＝eq\r(\f(GM,r))，则卫星B、C运行线速度之比为2∶1，选项A错误；因为A、C的角速度相同，根据a＝ω2r，可知C的向心加速度大于A的向心加速度，对B、C两卫星，根据a＝eq\f(GM,r2)，可知B的向心加速度大于C的向心加速度，则卫星B的向心加速度大于物体A的向心加速度，选项B错误；物体在B、C中都处于完全失重状态，即同一物体在卫星B中对支持物的压力与在卫星C中对支持物的压力均为零，选项C错误；根据开普勒第三定律可知eq\f(req\o\al(\s\up1(3),\s\