【同步】高中物理一轮复习课后习题-第五章第25课时　天体运动参量分析　人造卫星的特点

第25课时天体运动参量分析人造卫星的特点课时精练(分值：60分)1~6题每小题5分，共30分1.(八省联考·云南·2)神舟十九号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一个组合体。该组合体在距地面高约400km(高于近地轨道高度)的轨道上运行，其轨道可近似视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，则该组合体()A.运行速度大于7.9km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期B.运行速度大于7.9km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期C.运行速度小于7.9km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期D.运行速度小于7.9km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期答案C解析根据GMmr2＝mv2r可得v＝GMr，T＝2π组合体的轨道半径大于近地卫星轨道半径，可知组合体的运行速度小于7.9km/s；组合体轨道半径小于同步卫星的轨道半径，可知组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期，故选C。2.2023年12月15日，我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。某遥感卫星沿地球同步轨道运行，关于该遥感卫星，下列说法正确的是()A.其运行速度等于7.9km/sB.其向心加速度大于放在赤道上的物体的向心加速度C.其向心加速度大于地球表面的重力加速度D.已知该卫星的轨道半径和地球自转的周期，不能求出该卫星的线速度大小答案B解析卫星所受的万有引力提供做匀速圆周运动的向心力，即GMmr2=mv2r，解得v=GMr，因为7.9km/s是近地卫星的环绕速度，且近地卫星的环绕半径比地球同步卫星小，则该遥感卫星的线速度小于近地卫星的线速度，即其运行速度小于7.9km/s，故A错误；因为该卫星与赤道上的物体环绕周期和角速度相等，该卫星的环绕半径大于赤道上的物体随地球做匀速圆周运动的半径，根据a=ω2r可知，其向心加速度大于放在赤道上的物体的向心加速度，故B正确；根据GMmr2=ma，解得该卫星的向心加速度a=GMr2，设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，有GMmR2=mg，解得g=GMR2，因为r>R3.(八省联考·四川·2)我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和月球质量之比约为81∶1，半径之比约为4∶1。若在地球表面抛射绕地航天器，在月球表面抛射绕月航天器，所需最小抛射速度的比值约为()A.20 B.6 C.4.5 D.1.9答案C解析要抛射航天器，所需要的最小速度为中心天体的第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力GMmR2＝可得中心天体的第一宇宙速度v＝GM地球和月球质量之比约为81∶1，半径之比约为4∶1，则地球和月球的第一宇宙速度之比为v地v即所需最小抛射速度的比值约为4.5，故选C。4.(2024·江西卷·4)“嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时(两轨道均可视为圆形轨道)，其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是()A.Ek1Ek2=r2B.Ek1Ek2=r1C.Ek1Ek2=r2D.Ek1Ek2=r1答案A解析探测器在环月轨道做匀速圆周运动，则月球对探测器的万有引力提供向心力，设月球的质量为M，探测器的质量为m，则半径为r1时有GMmr12=mv12r1=m4π2T12r1，半径为r2时有GMmr22=mv22r2=m4π5.星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2=2v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16A.gr3 B.gr6 C.gr3答案A解析该星球的第一宇宙速度满足GMmr2=mv12r，在该星球表面处万有引力等于重力GMmr2=mg6，由以上两式得该星球的第一宇宙速度v1=gr6，则第二宇宙速度v26.已知北斗导航卫星在预定轨道距离地心的间距为r、运行周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球的半径为R、引力常量为G，忽略地球自转的影响。则下列说法正确的是()A.地球的质量为4B.地球的第一宇宙速度为grC.北斗导航卫星的运行速度为2πD.由于北斗导航卫星正常运行时完全失重，则北斗导航卫星的重力为零答案A解析北斗导航卫星在环绕地球运行时，由万有引力提供向心力，有GMmr2=m4π2T2r，则地球的质量M=4π2r3GT2，A正确；在地球表面，由mg=mv2R，则地球的第一宇宙速度为7~9题每小题6分，10题12分，共30分7.火星是近些年来发现的最适宜人类居住生活的星球，我国成功发射“天问一号”标志着我国成功地迈出了探测火星的第一步。已知火星直径约为地球直径的一半，火星质量约为地球质量的十分之一，航天器贴近地球表面飞行一周所用时间为T，地球表面的重力加速度为g，若未来在火星表面发射一颗人造卫星，最小发射速度约为()A.gT2π B.5gT10π C.5答案B解析由GMmR2=mv2R，得到星球的第一宇宙速度v=GMR，设地球的第一宇宙速度为v1，由g=ωv1=2πTv1，得v1=gT2π，设火星的第一宇宙速度为v2，则v2v1=M2M1·8.(多选)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则()A.在相同时间内a转过的弧长最长B.b的向心加速度近似等于重力加速度gC.c在6h内转过的圆心角是πD.d的运动周期有可能是25h答案BCD解析因a在地球上，c为地球同步卫星，所以a、c角速度相同，由v=ωr，可知c的线速度比a的线速度大，在相同时间内c转过的弧长一定比a大，故A错误；b为近地轨道卫星，根据牛顿第二定律可得GMmR2=mg=ma，解得a=g，可知b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g，故B正确；c为地球同步卫星，24h内转过的角度为2π，则6h内转过的角度为π2，故C正确；由开普勒第三定律R3T2=k可知卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，则d的运动周期可能是9.如图，“嫦娥五号”“天问一号”探测器分别在近月、近火星轨道运行。已知火星的质量为月球质量的9倍、半径为月球半径的2倍。假设月球、火星均可视为质量均匀分布的球体，忽略其自转影响，则()A.月球表面重力加速度比火星表面重力加速度大B.月球的第一宇宙速度比火星的第一宇宙速度大C.质量相同的物体在月球、火星表面所受万有引力大小相等D.“嫦娥五号”绕月周期比“天问一号”绕火星周期大答案D解析由mg=GMmr2，可得g=GMr2，结合题意可得g月=49g火，A项错误；由mg=mv2r可知v=gr，所以v月=23v火，B项错误；由F引=GMmr2，可知F月=49F火，C项错误；由GMmr2=m(2πT)2r10.(12分)2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的中国天宫空间站之旅。若空间站组合体做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球质量为M，引力常量为G。(1)(4分)求天宫空间站运动的加速度大小a；(2)(4分)求天宫空间站运动的速度大小v；(3)(4分)通过某小程序可以查询到中国空间站过境运动轨迹，经查询从2021年11月2日17：51：08到2021年11月3日18：03：40，这段时间内空间站绕地球共转过1