高中物理 第6單元5.宇宙航行課后習(xí)題鞏固（有詳細解析） 新人教版必修2

1、物理新課標：第6單元5.宇宙航行課后習(xí)題鞏固（有詳細解析） 基礎(chǔ)·鞏固1.人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的速率v=，其中g(shù)為地面處的重力加速度，R為地球半徑，r為衛(wèi)星離地球中心的距離.下面說法正確的是（ ）A.從公式可見，環(huán)繞速度與軌道半徑的平方根成反比B.從公式可見，把人造衛(wèi)星發(fā)射到越遠的地方越容易C.上面環(huán)繞速度的表達式是錯誤的D.以上說法都錯誤解析：，所以v=，所以A對.式中v是環(huán)繞速度并非發(fā)射速度，所以B錯.答案：A2.設(shè)地面附近重力加速度為g0，地球半徑為R0，人造地球衛(wèi)星圓形軌道半徑為R.那么，以下說法正確的是（ ）A.衛(wèi)星在軌道上向心加速度大小為g0R02/R2 B.衛(wèi)星運行的速

2、度大小為C.衛(wèi)星運行的角速度大小為 D.衛(wèi)星運行的周期為2解析：=ma向，a向=，又g0=GM/R02，故a向=g0R02/r2，A對.又a向=，v=，B對=，C錯.T=，D對.答案：ABD3.第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的速度.則有（ ）A.被發(fā)射的物體質(zhì)量越大，第一宇宙速度越大B.被發(fā)射的物體質(zhì)量越小，第一宇宙速度越大C.第一宇宙速度與被發(fā)射物體的質(zhì)量無關(guān)D.第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)解析：第一宇宙速度與地球質(zhì)量M有關(guān)，與被發(fā)射物體的質(zhì)量無關(guān).答案：C4.(2006重慶理綜) 宇航員在月球上做自由落體實驗，將某物體由距月球表面高h處釋放，經(jīng)時間t后落到月球表面（

3、設(shè)月球半徑為R）.據(jù)上述信息推斷，飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動所必須具有的速率為（ ）A. B. C. D.解析：物體做自由落體運動，設(shè)地球表面重力加速度為g，h=gt2，g=，飛船做勻速圓周運動，則mg=m，v=，所以B選項正確.答案：B5.據(jù)觀測，某行星外圍有一模糊不清的環(huán)，為了判斷該環(huán)是連續(xù)物還是衛(wèi)星群，測出了環(huán)中各層的線速度v的大小與該層至行星中心的距離R.以下判斷正確的是（ A.若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物 B.若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物C.若v2與R成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群 D.若v2與R成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群解析：若是連續(xù)物，各層的角速度應(yīng)相同，則v=R，所以v與R成正比;

4、若是衛(wèi)星群，則靠萬有引力提供向心力，即，所以v2，即v2與r成反比.答案：AC6.同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速度為v1，加速度為a1.地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R.則以下正確的是（ ）A. B. C. D.解析：同步衛(wèi)星與赤道上的物體做圓周運動有相同的角速度，故由a=2r有，A對.第一宇宙速度等于物體沿近表面運行的速度，它與同步衛(wèi)星一樣都是萬有引力充當(dāng)向心力，故有，所以，D對.答案：AD7.地球的兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量之比m1m2=12，軌道半徑之比r1r2=12.求：（1）線速度之比;（2）角速度之比;（3）運行周期之比;（4）向心力之比.解析：衛(wèi)星

5、運行的向心力等于萬有引力ma向=F向（1）a向=v2/r所以.（2）a向=2r=m2r=所以.（3）.（4）同理：.綜合·應(yīng)用8.假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運動，則（ ）A.根據(jù)公式v=r，可知衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍B.根據(jù)公式F=，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的C.根據(jù)公式F=，可知地球提供的向心力將減小到原來的D.根據(jù)上述選項B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線速度將減小到原來的解析：衛(wèi)星做圓周運動的向心力由萬有引力提供，故F向=F引=，當(dāng)r增大到原來的2倍時，向心力、萬有引力減小到原來的;由v=知，v將減到原來的;并且角速

6、度也減小，因此v與r不成正比，所以不能由v=r、F=來判斷v、F的變化.答案：CD9.如圖7-5-2所示，A、B、C是在地球大氣層外圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星.下列說法中正確的是（ ）圖7-5-2A.B、C的線速度大小相等，且大于A的線速度B.B、C的周期相等，且大于A的周期C.B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度D.C加速（速率增大）可追上同一軌道上的B解析：A、B、C都做環(huán)繞運動，由可知，B、C的軌道半徑大，B、C的線速度小;由T=知，B、C的周期相等，且比A的周期大;由a=知，B、C加速度相等，但比A的加速度小；當(dāng)C的速率增大時，C所需的向心力增大，而C在原軌道上的萬有

7、引力大小不變，因此，不能為C提供足夠的向心力，故C將向外側(cè)脫離原來軌道，不能追上B.答案：B10.如圖7-5-3所示有A、B兩個行星繞同一恒星O做圓周運動，運轉(zhuǎn)方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2.在某一時刻兩行星第一次相遇（即兩行星相距最近），則（ ）圖7-5-3A.經(jīng)過時間t=T1+T2，兩行星將第二次相遇B.經(jīng)過時間t=，兩行星將第二次相遇C.經(jīng)過時間t=，兩行星第一次相距最遠D.經(jīng)過時間t=，兩行星第一次相距最遠解析：本題的難點在于A、B運動關(guān)系的建立.本例實質(zhì)上屬于“追及”問題，不過是圓周運動的追及相遇.在追及問題和相對運動問題中，巧選參考系往往使問題化繁為簡，化難為易.

8、先根據(jù)開普勒定律判斷哪個行星周期大，在此基礎(chǔ)上通過空間想象和運動學(xué)知識列出相距最遠的運動學(xué)關(guān)系，便可求解.據(jù)開普勒定律可知T2T1.以B和行星中心連線為參考系，則A相對此參考系以1-2為相對角速度做勻速圓周運動，到第二次相遇即A相對參考系轉(zhuǎn)過2角度，這中間經(jīng)歷的時間而從第一次相遇到第一次相距最遠需相對參考系轉(zhuǎn)過角度，所以經(jīng)過時間，選項B、D正確.答案：BD11.人造衛(wèi)星沿圓軌道環(huán)繞地球運動，因為大氣阻力的作用，其運動的高度將逐漸變化，由于高度變化很慢，在變化過程中的任一時刻，仍可認為衛(wèi)星滿足勻速圓周運動規(guī)律.下述關(guān)于衛(wèi)星運動的一些物理量變化情況，正確的是（ ）A.線速度減小 B.周期變大C.半

9、徑增大 D.向心加速度增大解析：此題為人造衛(wèi)星的變軌問題，當(dāng)衛(wèi)星受阻力作用線速度變小時，做圓周運動所需的向心力減小，而此時由萬有引力提供的向心力大于需要的向心力，所以衛(wèi)星將做向心運動而使軌道半徑逐漸減小，而變軌后的衛(wèi)星在軌道上運行時，滿足v和T，所以v增大，T減小，因此正確選項應(yīng)為D.答案：D12.2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98°的經(jīng)線在同一平面內(nèi).若把甘肅省嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯=40°，已知地球半徑R，地球自轉(zhuǎn)周期T，地球表面重力加速度g（視為常量）和光速c.試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關(guān)處的接收

10、站所需的時間.解析：微波信號傳播速度等于光速，求時間須先求出衛(wèi)星與嘉峪關(guān)的距離.綜合運用同步衛(wèi)星的動力學(xué)關(guān)系和g=，解出衛(wèi)星距地心距離，再結(jié)合地球知識，作出相應(yīng)的幾何圖形，運用數(shù)學(xué)知識求出衛(wèi)星到嘉峪關(guān)的距離.設(shè)m為衛(wèi)星的質(zhì)量，M為地球的質(zhì)量，r為衛(wèi)星到地球中心的距離，同步衛(wèi)星的周期即地球自轉(zhuǎn)周期T，有又據(jù)=mg所以r=在東經(jīng)98°的經(jīng)線所在平面內(nèi)，如下圖所示，嘉峪關(guān)處位于P點，衛(wèi)星到它的距離設(shè)為L，據(jù)余弦定理得L=所以.13.(2006天津理綜)神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律.天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時，發(fā)現(xiàn)了LMCX3

11、雙星系統(tǒng)，它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成.兩星視為質(zhì)點，不考慮其他天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變，如圖7-5-4所示.引力常量為G，由觀測能夠得到可見星A的速率v和運行周期T.圖7-5-4（1）可見星A所受暗星B的引力Fa可等效為位于O點處質(zhì)量為m的星體（視為質(zhì)點）對它的引力，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m1、m2，試求m（用m1、m2表示）；（2）求暗星B的質(zhì)量m2與可見星A的速率v、運行周期T和質(zhì)量m1之間的關(guān)系式；（3）恒星演化到末期，如果其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量ms的2倍，它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率v2.7×105 m/s，運行周期

12、T4.7×104 s，質(zhì)量m16ms，試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎.（G6.67×10-11 N·m2/kg2，ms2.0×1030 kg）解析：（1）本題綜合考查萬有引力定律、圓周運動、向心力公式、牛頓第二定律等知識.A、B繞著共同的圓心做半徑不同的勻速圓周運動，它們之間的萬有引力互為對方的向心力.解題時要抓住它們具有相同的角速度這一條件，然后利用萬有引力充當(dāng)向心力，分別研究A、B就可計算，得出結(jié)果.在第三問判斷中，要充分利用好“如果其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量ms的2倍，它將有可能成為黑洞”這一條件.設(shè)A、B圓軌道半徑分別為r1、r2，由題意知，A、B做勻速圓周運動的角速度相同，設(shè)其為.由牛頓運動定律，有FA=m12r1 FB=m22r2FA=FB設(shè)A、B之間的距離為r，又r=r1+r2，由上述各式得r= 由