7.4　宇宙航行同步练2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

新人教版高中物理必修第二册PAGEPAGE1宇宙航行基础过关1.第一宇宙速度是用r＝R地计算出来的，实际上人造地球卫星轨道半径都是r>R地，那么圆周轨道上的人造卫星的线速度都()A.等于第一宇宙速度B.大于第一宇宙速度C.小于第一宇宙速度D.以上三种情况都可能解析由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可得v＝eq\r(\f(GM,r))，故实际卫星的线速度都小于第一宇宙速度，选项C正确。答案C2.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则()A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地面的高度可按需要选择不同的值B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地面的高度是一定的C.它只能在赤道的正上方，但离地面的高度可按需要选择不同的值D.它只能在赤道的正上方，且离地面的高度是一定的解析同步卫星只能在赤道的正上方，且离地面的高度是一定的，大约为地球半径的5.6倍，可以粗略记为6倍。选项D正确。答案D3.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是()A.周期B.角速度C.线速度D.向心加速度解析由万有引力定律和牛顿第二定律有Geq\f(Mm,r2)＝mrω2＝meq\f(4π2,T2)r＝meq\f(v2,r)＝ma，可得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝eq\f(GM,r2)，又由题意可知，“高分四号”的轨道半径r1大于“高分五号”的轨道半径r2，故可知“高分五号”的周期较小，选项A正确。答案A4.(多选)如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的()A.线速度大 B.向心加速度大C.运行周期长 D.角速度小解析Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝ma＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)，解得v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝Geq\f(M,r2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，因为r增大，所以线速度减小，向心加速度减小，运行周期变长，角速度减小，即选项C、D正确。答案CD5.星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度v1叫作第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小速度v2叫作第二宇宙速度，v2与v1的关系是v2＝eq\r(2)v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)。若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分别是()A.v1＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(2gr) B.v1＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(\f(gr,3))C.v1＝eq\f(gr,6)，v2＝eq\f(gr,3) D.v1＝eq\r(gr)，v2＝eq\r(\f(gr,3))解析设地球的质量为M，绕其飞行的卫星质量为m，轨道半径为r，由万有引力提供向心力，Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)；在地球表面万有引力等于重力，Geq\f(Mm,R2)＝mg，以第一宇宙速度运行的卫星贴着地表转动，有r＝R，联立解得v＝eq\r(gR)；利用类比关系知某星体第一宇宙速度为v1＝eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,6))；而第二宇宙速度v2与第一宇宙速度的关系是v2＝eq\r(2)v1，则v2＝eq\r(2)·eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,3))，故选B。答案B6.(多选)人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动，设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，人造地球卫星()A.绕行的线速度最大为eq\r(gR)B.绕行的周期小于2πeq\r(\f(R,g))C.在距地面高为R处的绕行速度为eq\r(\f(Rg,2))D.在距地面高为R处的周期为2πeq\r(\f(2R,g))解析在距地面高为h处做匀速圆周运动的卫星，由万有引力提供向心力，则Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(v2,R＋h)＝m(R＋h)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)，Geq\f(M,R2)＝g，所以v＝eq\r(\f(GM,R＋h))＝eq\r(\f(gR2,R＋h))，当h＝0时线速度最大，为v＝eq\r(Rg)，选项A正确；周期T＝2πeq\r(\f(（R＋h）3,gR2))，当h＝0时，最小周期T0＝2πeq\r(\f(R,g))，选项B错误；在距地面高为R处的绕行速度v′＝eq\r(\f(Rg,2))，选项C正确；在距地面高为R处的周期为T′＝4πeq\r(\f(2R,g))，选项D错误。答案AC能力提升7.2017年11月21日，我国以“一箭三星”方式将吉林一号视频04、05、06星成功发射。其中吉林一号04星的工作轨道高度约为535km，比同步卫星轨道低很多，同步卫星的轨道又低于月球的轨道，其轨道关系如图所示。下列说法正确的是()A.吉林一号04星的发射速度一定小于7.9km/sB.同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大C.吉林一号04星绕地球运行的周期比同步卫星的周期大D.所有卫星在运行轨道上完全失重，重力加速度为零解析7.9km/s是发射地球人造卫星的最小发射速度，选项A错误；根据Geq\f(Mm,r2)＝mrω2得，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，同步卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，则同步卫星的角速度大于月球绕地球运动的角速度，故选项B正确；根据Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)得，T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，吉林一号04星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则吉林一号04星绕地球运行的周期小于同步卫星的周期，故选项C错误；卫星在轨道上运行时，处于完全失重状态，但是重力加速度不为零，故选项D错误。答案B8.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是()A.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的eq\f(1,n)B.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的eq\f(1,n)C.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的eq\r(\f(1,n))D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的eq\r(\f(1,n))解析同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，则Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r，得同步卫星的运行速度v＝eq\r(\f(GM,r))，又第一宇宙速度v1＝eq\r(\f(GM,R))，所以eq\f(v,v1)＝eq\r(\f(R,r))＝eq\r(\f(1,n))，故选项A错误，C正确；a＝eq\f(GM,r2)，g＝eq\f(GM,R2)，所以eq\f(a,g)＝eq\f(R2,r2)＝eq\f(1,n2)，故选项D错误；同步卫星与地球自转的角速度相同，则v＝ωr，v自＝ωR，所以eq\f(v,v自)＝eq\f(r,R)＝n，故选项B错误。答案C9.木星的卫星之一叫“艾奥”，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18m/s时，上升高度可达90m。已知“艾奥”的半径为R＝1800km，忽略“艾奥”的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，求：(结果保留2位有效数字)(1)“艾奥”的质量；(2)“艾奥”的第一宇宙速度。解析(1)岩块做竖直上抛运动，有veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)＝－2gh，解得g＝eq\f(veq\o\al(2,0),2h)＝eq\f(182,2×90)m/s2＝1.8m/s2。忽略“艾奥”的自转，则有mg＝Geq\f(Mm,R2)。解得M＝eq\f(g