2013高中物理 6.5《宇宙航行》同步規(guī)范訓(xùn)練 新人教版必修2

1、PAGE PAGE 65宇宙航行(時(shí)間：60分鐘)知識點(diǎn)基礎(chǔ)中檔稍難宇宙速度1、23衛(wèi)星運(yùn)動規(guī)律4、56同步衛(wèi)星7、89綜合提升1210、1113知識點(diǎn)一宇宙速度1關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中正確的是()A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的最大運(yùn)行速度C它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D它是地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度解析第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星最小發(fā)射速度，也是人造地球衛(wèi)星最大環(huán)繞速度故選B、C.答案BC2人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其運(yùn)行速率()A一定等于7.9 km/s B等于或小于C一定大于7.9 km/s D介于7.9解

2、析由于Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)，veq r(f(GM,r)，r越大，v越小，vmax eq r(f(GM,R)7.9 km/s，故人造衛(wèi)星速率v7.9 km/s，B對答案B3若取地球的第一宇宙速度為8 km()A16 km/s B32 km/s C4 km/s D2 km/s解析第一宇宙速度v eq r(f(GM,R)，該星球表面的第一宇宙速度與地球表面的第一宇宙速度之比eq f(v1,v2) eq r(f(M1R2,M2R1) eq r(f(6,1)f(2,3)2，v12v228 km/s16 km/s.故A項(xiàng)正確答案A知識點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)動規(guī)律4繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的質(zhì)

3、量、速率、衛(wèi)星與地面間距離三者之間的關(guān)系是()A質(zhì)量越大，離地面越遠(yuǎn)，速率越小B質(zhì)量越大，離地面越遠(yuǎn)，速率越大C與質(zhì)量無關(guān)，離地面越近，速率越大D與質(zhì)量無關(guān)，離地面越近，速率越小解析對人造地球衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力，得Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)，離地面越近，軌道半徑r越小，veq f(r(GM),r)，線速度越大，與質(zhì)量無關(guān)，故選C.答案C52009年2月11日，俄羅斯的“宇宙2251”衛(wèi)星和美國的“銥33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805 ()A甲的運(yùn)行周期一定比乙的長B甲距地面的高度一定比乙的高C甲的向心力一定比乙的小D甲的加速度一定比乙的大解析根據(jù)公式v eq r(f(

4、GM,r)和T2eq r(f(r3,GM)可知：A選項(xiàng)不對；再根據(jù)公式v eq r(f(GM,r)可知：B不對；由于甲離地球較近，碎片質(zhì)量不確定，故向心力大小不確定，所以C不對，由aeq f(GM,r2)知，D對答案D62009年2月10日，美國一顆通信衛(wèi)星與一顆俄羅斯已報(bào)廢的衛(wèi)星在太空中相撞其原因是人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行中，由于受到稀薄大氣的阻力作用，其運(yùn)動軌道半()A衛(wèi)星的速率將增大B衛(wèi)星的周期將增大C衛(wèi)星的向心加速度將增大D衛(wèi)星的角速度將增大解析對于衛(wèi)星萬有引力提供向心力Geq f(Mm,r2)mameq f(v2,r)m2rmreq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T)eq s

5、up12(2)故aeq f(GM,r2)，v eq r(f(GM,r)， eq r(f(GM,r3)，T2eq r(f(r3,GM)，可見軌道半徑減小時(shí)，速率v增大，周期T減小，向心加速度a增大，角速度增大，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤答案B知識點(diǎn)三同步衛(wèi)星7甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是()A甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度D甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方解析地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動時(shí)，萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律知Geq f(Mm,r2)meq f(42,T2)r，得

6、T2 eq r(f(r3,GM).r甲r乙，故T甲T乙，選項(xiàng)A正確；貼近地表運(yùn)行的衛(wèi)星的速度稱為第一宇宙速度，由Geq f(Mm,r2)eq f(mv2,r)知v eq r(f(GM,r)，r乙R地，故v乙比第一宇宙速度小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Geq f(Mm,r2)ma，知aeq f(GM,r2)，r甲r乙，故a甲a乙，選項(xiàng)C正確；同步衛(wèi)星在赤道正上方運(yùn)行，故不能通過北極正上方，選項(xiàng)D錯(cuò)誤故選A、C.答案AC8我國自行研制發(fā)射的“風(fēng)云一號”“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星的飛行軌道是不同的，“風(fēng)云一號”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為T112 h；“風(fēng)云二號”是同步衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平

7、面重合，周期為T224 h；兩顆衛(wèi)星相比()A“風(fēng)云一號”離地面較高B“風(fēng)云一號”每個(gè)時(shí)刻可觀察到的地球表面范圍較大C“風(fēng)云一號”線速度較大D若某時(shí)刻“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云二號”正好同時(shí)在赤道上某個(gè)小島的上空，那么再過12小時(shí)，它們又將同時(shí)到達(dá)該小島的上空解析因T1T2由T eq r(f(42r3,GM)可得r1r2，A錯(cuò)；由于“風(fēng)云一號”的軌道半徑小，所以每一時(shí)刻可觀察到地球表面的范圍較小，B錯(cuò)；由v eq r(f(GM,r)可得v1v2，C正確；由于T112 h，T224 h，則需再經(jīng)過24 h才能再次同時(shí)到達(dá)該小島上空，D錯(cuò)答案C9用m表示地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量，h表示它離地面的高度，R表示地

8、球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則同步衛(wèi)星受到地球?qū)λ娜f有引力的大小()A等于0 B等于meq r(3,R2g4)C等于meq f(R2g,（Rh）2) D以上結(jié)果都不對解析求同步衛(wèi)星受到的萬有引力，可以從兩個(gè)角度考慮：一是萬有引力定律，二是向心力公式F萬eq f(GMm,（Rh）2)，由于GMgR2，故C選項(xiàng)正確，即排除A、D.F萬F向m2(Rh)eq f(GMm,（Rh）2)，則Rheq r(3,f(GM,2)，所以F萬m2eq r(3,f(GM,2)m2eq r(3,f(gR2,2)meq r(3,gR24)，故B選項(xiàng)也正確答案BC10宇航員在月球上做自由

9、落體實(shí)驗(yàn)，將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放，經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面(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(yùn)動所必須具有的速率為()A.eq f(2r(Rh),t) B.eq f(r(2Rh),t) C.eq f(r(Rh),t) D.eq f(r(Rh),2t)解析物體在月球表面做自由落體運(yùn)動，有heq f(1,2)gt2，又飛船在月球表面做勻速圓周運(yùn)動，故有veq r(gR)，聯(lián)立兩式得veq f(r(2Rh),t)，B正確答案B11如圖6-5-3所示是“嫦娥一號”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星

10、，并開展對月球的探測下列說法正確的是()圖6-5-3A發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度B在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)C衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力解析第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽系的最小發(fā)射速度，所以“嫦娥一號”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第三宇宙速度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)衛(wèi)星軌道半徑為r，由萬有引力定律知衛(wèi)星受到的引力FGeq f(Mm,r2)，C項(xiàng)正確；設(shè)衛(wèi)星的周期為T，由Geq f(Mm,r2)meq f(42,T2)r得T2eq f(42,GM) r3，所以衛(wèi)星的周期與月球質(zhì)量有關(guān)，與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；衛(wèi)星在

11、繞月軌道上運(yùn)行時(shí)，由于離地球很遠(yuǎn)，受到地球引力很小，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力主要是月球引力提供，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案C12在圓軌道上運(yùn)動的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，求：(1)衛(wèi)星運(yùn)動的線速度；(2)衛(wèi)星運(yùn)動的周期解析(1)人造地球衛(wèi)星受地球的引力提供向心力，則eq f(GMm,（2R）2)eq f(mv2,2R)在地面，物體所受重力等于萬有引力，eq f(GMm,R2)mg兩式聯(lián)立解得v eq r(f(gR,2).(2)Teq f(2r,v)eq f(22R,r(f(gR,2)4 eq r(f(2R,g).答案(1) eq r(f(gR,2)(2)4 eq r(f(2R,g)13地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期T11天，月球是地球的一顆衛(wèi)星，它繞地球運(yùn)行的周期T227.3天，已知地球半徑R6 400 km，同步衛(wèi)星的高度h3.6解析設(shè)地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星質(zhì)量為m1，月球的質(zhì)量為m2，月球到地心的距離為r，則Geq f(Mm1,（Rh）2)m1eq blc(rc)(avs4alco1(f(2,T1)eq sup12(2