2019-2020年高中物理 第六章 第5节 宇宙航行练习 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第六章 第5节 宇宙航行练习 新人教版必修2一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1如图所示的三个人造地球卫星，下列说法正确的是()卫星可能的轨道为a、b、c卫星可能的轨道为a、c同步卫星可能的轨道为a、c同步卫星可能的轨道为aA是对的 B是对的C是对的 D是对的答案：B解析：卫星的轨道平面可以在赤道平面内，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度。但是由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心，因此卫星可能的轨道一定不会是b。同步卫星只能位于赤道的正上方，所以同步卫星可能的轨道为a。综上所述，正确选项为B。2(江苏宿迁市xxxx学年高一下学期三校联考)请阅读短文，结合图示的情景，完成第(1)(3)题。2013年12月14日，“嫦娥三号”(“玉兔”号月球车和着陆器)以近似为零的速度实现了月面软着陆。下图为“嫦娥三号”运行的轨道示意图。(1)着陆器承载着月球车在半径为100km的环月圆轨道上运行过程中，下列判断正确的是()A月球车不受月球的作用力B着陆器为月球车提供绕月运动的向心力C月球车处于失重状态D月球车处于超重状态(2)“嫦娥三号”发射后直接进入椭圆形地月转移轨道，其发射速度为()A16.7km/sB大于7.9km/s，小于11.2km/sC7.9km/sD11.2km/s(3)“嫦娥三号”在下列位置中，受到月球引力最大的是()A太阳帆板展开的位置B月球表面上的着陆点C环月椭圆轨道的近月点D环月椭圆轨道的远日点答案：(1)C(2)B(3)B解析：(1)月球车在月球的引力作用下绕月球运动，A、B错；月球车在轨道运行时处于失重状态，C正确，D错误。(2)发射速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故B正确，A、C、D错误。(3)根据万有引力定律可知离月球最近的地点，受月球的引力最大，故B正确。3星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A BC Dgr答案：C解析：由第一宇宙速度公式可知，该星球的第一宇宙速度为v1，结合v2v1可得v2，C正确。4. 已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是()A卫星距地面的高度为B卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为GD卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度答案：BD解析：卫星受到的万有引力提供向心力，大小为G，选项C错误；由Gm(Rh)可得卫星距地面的高度hR，选项A错误；由Gm可得卫星的运行速度v，而第一宇宙速度v1，选项B正确；由Gma可得卫星的向心加速度a，而地球表面的重力加速度g，选项D正确。二、非选择题5某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这星球上的第一宇宙速度。答案：解析：根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g该星球的第一宇宙速度，即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力，则mg该星球表面的第一宇宙速度为v1。6某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100kg，周期为1h的人造环月球卫星。一位同学记不住引力常量G的数值且手边没有可查找的材料，但他记得月球半径约为地球的，月球表面重力加速度约为地球的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案。(地球半径约为6.4×103km)证明：因为GmR所以T2，又Gmg得g故Tmin22222s6.2×103s1.72h。环月卫星最小周期约为1.72h，故该报道是则假新闻。能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1(太原五中xxxx学年高一下学期检测)如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的大D甲的线速度比乙的大答案：A解析：本题考查万有引力定律在天体中的应用，解题的关键是明确万有引力提供了卫星的向心力。由Gma，得卫星的向心加速度与行星的质量成正比，即甲的向心加速度比乙的小，选项A正确；由Gmr，得甲的运行周期比乙的大，选项B错误；由Gmr2，得甲的角速度比乙的小，选项C错误；由Gm，得甲的线速度比乙的小，选项D错误。2(辽师大附中xxxx学年高一下学期模块测试)如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是()Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cDa卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小答案：B解析：因为b、c在同一轨道上运行，故其线速度大小、加速度大小均相等。又b、c轨道半径大于a的轨道半径，由v知，vbvc<va，故A选项错；由加速度a可知abac<aa，故B选项正确。当c加速时，c受到的万有引力F<，故它将做离心运动；当b减速时，b受到的万有引力F>，故它将做向心运动。所以无论如何c也追不上b，b也等不到c，故C选项错。对a卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，在转动一段较短时间内，可近似认为它的轨道半径未变，视为稳定运行，由v知，r减小时v逐渐增大，故D选项错误。3(襄阳一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中联考)如图所示，地球赤道上的物体A、近地卫星B和同步卫星C均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设A、B、C的运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则()Av1>v2>v3 Bv1<v3<v2Ca1>a2>a3 Da1<a3<a2答案：BD解析：由vr知，当相同时，r越大，v越大，由于处于地球赤道上随地球自转时的物体和处于地球同步卫星轨道上时角速度相同，且r3>r1，故v3>v1，而近地卫星的运行速度最大，故v2>v3>v1，同理，由ar2知a3>a1，由a知，a2>a3，故a2>a3>a1，所以B、D正确。4.为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，xx年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年。我国发射的“嫦娥”一号卫星绕月球经过一年多的运行，完成了既定任务，于2009年3月1日16时13分成功撞月。如图为“嫦娥”一号卫星撞月的模拟图，卫星在控制点1开始进入撞月轨道。假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期为T，引力常量为G。根据题中信息，以下说法正确的是()A可以求出月球的质量B可以求出月球对“嫦娥”一号卫星的引力C“嫦娥”一号卫星在控制点1处应减速D“嫦娥”一号在地面的发射速度大于11.2km/s答案：AC解析：由GmR可得M，选项A正确；月球对“嫦娥”一号卫星的引力FG，因不知道卫星的质量，故月球对卫星的引力不能求得，选项B错误；卫星在控制点1减速时，万有引力大于向心力，卫星做向心运动，半径减小，进入撞月轨道，选项C正确；若发射速度大于11.2km/s，会脱离地球的束缚，不可能绕月球转动，选项D错误。二、非选择题5(海南中学xxxx学年高一下学期期中)2007年10月24日18时，“嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道。如图所示。已知月球半径为R。(1)请回答：“嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)写出月球表面重力加速度的表达式。答案：(1)加速(2)解析：(1)加速(2)设月球表面的重力加速度为g月，在月球表面有Gmg月卫星在极月圆轨道有，Gm()2(Rh)解得g月。6如图所示，A是地球同步卫星，另一个卫星B的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。(1)卫星B的运行周期是多少？(2)如果卫星B的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，求至少再经过多长时间，它们再一次相距最近？答案：(1)2(2)解析：(1)由万有引力定律和向心力公式得Gm(Rh)Gmg联立解得TB2(2)由题意得(B0)t2由得B代入得t