高中物理高考復(fù)習專題四人造衛(wèi)星宇宙速度

專題四 人造衛(wèi)星宇宙速度時間:40分鐘1.2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）.該衛(wèi)星（ ）A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少2.（多選）2019年3月31日我國成功將“天鏈二號01星”送入地球同步軌道.“天宮二號”在距地面390km的軌道上運行，“天鏈二號01星”可為“天宮二號”與地面測控站間數(shù)據(jù)傳輸提供中繼TOC\o"1-5"\h\z服務(wù).下列說法正確的是 （ ）處二砒】最/天宮二號\\ i4 J\/圖Z4-1“天宮二號”的速度小于第一宇宙速度“天鏈二號01星”能一直位于“天宮二號”的正上方“天鏈二號01星”能持續(xù)不斷地與“天宮二號”保持直接通信“天鏈二號01星”的向心加速度大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度3.2018年12月27日，北斗三號基本系統(tǒng)已完成建設(shè)，開始提供全球服務(wù)，其導航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星運動軌道如圖Z4-2所示:a為低軌道極地衛(wèi)星空為地球同步衛(wèi)星；c為傾斜軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面有一定的夾角，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同.下列說法正確的是 （ ）

圖Z4-2A.衛(wèi)星a的線速度比衛(wèi)星c的線速度小B.衛(wèi)星b的向心加速度比衛(wèi)星c的向心加速度大C.衛(wèi)星b和衛(wèi)星c的線速度大小相等D.衛(wèi)星a的機械能一定比衛(wèi)星b的機械能大4.在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心已成功發(fā)射“嫦娥四號”月球探測器 .探測器奔月飛行過程中，在月球上空的某次變軌是由橢圓軌道a變?yōu)榻聢A形軌道b,a、b兩軌道相切于P點，如圖Z4-3所示,不計變軌時探測器質(zhì)量的變化，下列關(guān)于探測器的說法正確的是 （ ）圖Z4-3A.在a軌道上P點的速率與在b軌道上P點的速率相同B.在a軌道上P點所受月球引力等于在b軌道上P點所受月球引力C.在a軌道上P點的加速度小于在b軌道上P點的加速度D.在a軌道上運動的周期小于在b軌道上運動的周期5.“太空涂鴉”技術(shù)的基本物理模型是：原來在較低圓軌道運行的攻擊衛(wèi)星在變軌后接近在較高圓軌道上運行的偵察衛(wèi)星時，向其發(fā)射“漆霧”彈，“漆霧”彈在臨近偵察衛(wèi)星時，壓爆彈囊，讓“漆霧”散

開并噴向偵察衛(wèi)星，噴散后強力吸附在偵察衛(wèi)星的偵察鏡頭、太陽能板、電子偵察傳感器等關(guān)鍵設(shè)備上，使之暫日^失效.關(guān)于這一過程，下列說法正確的是（ ）A.攻擊衛(wèi)星在原軌道上運行的周期比偵察衛(wèi)星的周期大B.攻擊衛(wèi)星在原軌道上運行的線速度比偵察衛(wèi)星的線速度小C.攻擊衛(wèi)星在原軌道需要加速才能變軌接近偵察衛(wèi)星D.攻擊衛(wèi)星接近偵察衛(wèi)星的過程中受到地球的萬有引力一直在增大.科學家發(fā)現(xiàn)了一顆類地行星，該行星的半徑是地球的2倍，密度與地球相同，該行星的第一宇宙速度為地球的n倍，則n等于（ ）A.1B. C.2D.2.如圖Z4-4所示,a是地球赤道上的一點，t=0時刻在a的正上空有b、c、d三顆軌道均位于赤道平面的地球衛(wèi)星，這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的運行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向 （順時針轉(zhuǎn)動）相同淇中1c是地球同步衛(wèi)星.設(shè)衛(wèi)星b繞地球運行的周期為T,則在t=.T時刻這些衛(wèi)星相對a的位置最接近實際的是（ ）PCD圖Z4-48.（多選）如圖Z4-5所示，設(shè)地球半徑為R,假設(shè)某地球衛(wèi)星在距地球表面高度為 h的圓形軌道I上做勻速圓周運動運行周期為T,到達軌道的A點時點火變軌進入橢圓軌道 「到達軌道的近地點B時，再次點火進入近地軌道田繞地球做勻速圓周運動，引力常量為G,不考慮其他星球的影響，則下列說法正確的是（ ）圖Z4-5A.該衛(wèi)星在軌道田上B點的速率大于在軌道 n上A點的速率.該衛(wèi)星在圓軌道I和圓軌道田上做圓周運動時，在軌道I上的動能小，引力勢能大，機械能小C.該衛(wèi)星從遠地點 A向近地點B運動的過程中，加速度變小Ait：/D.地球的質(zhì)量可表示為 ,,,.(多選)Pl、P2為相距遙遠的兩顆行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星 S1、S2做勻速圓周運動圖Z4-6中縱坐標表示行星對周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度 a,橫坐標表示物體到行星中心的距離「的二次方，兩條曲線分別表示 Pi、P2周圍的a與r2的反比關(guān)系，它們左端點橫坐標相同，則( )圖Z4-6A.Pi的平均密度比P2的大B.Pi的第一宇宙速度比 P2的小C.si的向心加速度比 S2的大D.S1的公轉(zhuǎn)周期比S2的大10利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星 ，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊 ，目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的 6.6倍.假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為 （ ）A.1hB.4hC.8h D.16h11.人造衛(wèi)星a的圓形軌道離地面高度為 h,地球同步衛(wèi)星b離地面高度為H,且h<H,兩衛(wèi)星共面且旋轉(zhuǎn)方向相同，某時刻衛(wèi)星a恰好出現(xiàn)在赤道上某建筑物 c的正上方.設(shè)地球赤道半徑為R,地面重力加速度為g,則（ ）A.a、b的線速度大小之比為B.a、c的角速度之比為-pLC.b、c的向心加速度大小之比為1便+用產(chǎn)卬1’且審D.a下一次通過c正上方所需時間t="在京^-"黎十切,12.如圖Z4-7所示，美國的“卡西尼號”探測器經(jīng)過長達 7年的“艱苦”旅行，進入繞土星飛行的軌道.若“卡西尼號”探測器在半徑為 R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時間為t,已知引力常量為G,則下列關(guān)于土星質(zhì)量 M和平均密度p的表達式正確的是 （ ）圖Z4-7A.M=B.M= >' ,p= 「工產(chǎn)值+外$ 3zc-（^+i>JC.M=二'，p=-'■7■ki?i-何/ 3nrt2（才+h）；D.M=~—，產(chǎn)"胃13偵察衛(wèi)星對國家有極高的戰(zhàn)略意義，尤其是極地偵察衛(wèi)星.極地偵察衛(wèi)星在通過地球兩極的圓軌道上運行，由于與地球自轉(zhuǎn)方向垂直，所以理論上可以觀察到地球上任何一處 .假如它的運行軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件的情況下全都拍攝下來 ，在衛(wèi)星通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝像機至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少 ？（設(shè)地球半徑為R,地面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)的周期為T）.D［解析］由地球同步衛(wèi)星特點可知，選項A、B、C錯誤.發(fā)射近地衛(wèi)星，克服引力做功較少，需要的能量相對較少，選項D正確..AD［解析］第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 ，根據(jù)G7'二m尸可知，“天宮二號”的軌道半徑大于地球半徑，所以運行速度小于第一宇宙速度，A正確.根據(jù)G"=mr①2可知，“天宮二號”的角速度大，所以“天鏈二號01星”不能一直位于“天宮二號”的正上方 ，且會出現(xiàn)地球位于兩衛(wèi)星連線的中間時刻，此時無法直接通信，B、C錯誤.同步軌道上的“天鏈二號 01星”相對地面靜止，與赤道上物體具有相同的角速度，根據(jù)a=r①2,“天鏈二號01星”的軌道半徑大，所以向心加速度大，D正確..C［解析］人造衛(wèi)星在圍繞地球做勻速圓周運動的過程中由萬有引力提供向心力 ，根據(jù)萬有引力定律和勻速圓周運動知識得G廣=ma=m，解得v=N,，a=…由題意可知，衛(wèi)星a的軌道半徑小于衛(wèi)星c(b)的軌道半徑，故衛(wèi)星a的線速度大于衛(wèi)星c的線速度，衛(wèi)星b和衛(wèi)星c的周期相同，軌道半徑相同，故衛(wèi)星b的線速度與衛(wèi)星c的線速度大小相等，衛(wèi)星b的向心加速度與衛(wèi)星c的向心加速度大小相等,A、B錯誤,C正確油于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系，故無法確定衛(wèi)星a的機械能與衛(wèi)星b的機械能大小關(guān)系，D錯誤.4.B［解析］探測器在a軌道上經(jīng)過P點時需要減速制動才能進入 b軌道，則探測器在a軌道上P點的速率大于在b軌道上P點的速率，選項A錯誤根據(jù)萬有引力定律可知，探測器在a軌道上P點所受月球引力等于在b軌道上P點所受月球引力，由牛頓第二定律可知，探測器在a軌道上P點的加速度等于在b軌道上P點的加速度，選項B正確,C錯誤;探測器在a軌道上運動的半長軸大于在b軌道上運動的半徑，根據(jù)開普勒第三定律可知，探測器在a軌道上運動的周期大于在b軌道上運動的周期，選項D錯誤..C［解析］從題中可以看出，攻擊衛(wèi)星的軌道半徑小于偵察衛(wèi)星的軌道半徑 ，根據(jù)&中u2fZn\2"?"=m丁;ml『Jr可知,軌道半徑越小，則周期越小，線速度越大，故A、B錯誤;從低軌道運動到高軌道需要做離心運動，所以攻擊衛(wèi)星在原軌道需要加速才能變軌接近偵查衛(wèi)星 ，故C正確;攻擊衛(wèi)星接近偵查衛(wèi)星的過程中軌道半徑增大 ，根據(jù)F=F廠可知，受到地球的萬有引力一直在減小 ，故D錯誤..C［解析］根據(jù)萬有引力提供向心力得 G配=m￡，解得v=QK，又知m=3兀r3p,可得v=R?"PJR,因該行星的半徑是地球的 2倍，則第一宇宙速度是地球的2倍，即n=2,故C正確.產(chǎn).C［解析］衛(wèi)星c是地球同步衛(wèi)星，始終在a點的正上方，由T=2X品評,得Tb<Tc<Td,衛(wèi)星d轉(zhuǎn)得最慢,選項C正確..AD［解析］該衛(wèi)星在軌道I上A點時點火減速變軌進入橢圓軌道II,所以該衛(wèi)星在軌道I上A點的速率大于在軌道n上A點的速率，在軌道m(xù)±B的速率大于在軌道I上A點的速率，即在軌道m(xù)±B點的速率大于在軌道n上A點的速率，故a正確；該衛(wèi)星從軌道I變軌到軌道田,引力做正功，動能增加,引力勢能減小，在A點和B點變軌過程中，由于點火減速，則機械能減小，即在軌道I上動能小引力- GM勢能大，機械能大，故B錯誤;根據(jù)公式G「“=ma，可得a=廣，距離地球越近，則向心加速度越大，所以該衛(wèi)星從遠地點A到近地點B運動的過程中，加速度變大，故C錯誤;該衛(wèi)星在軌道I上運動過程中，萬有淅4n- 位■工俱干人產(chǎn)引力充當向心力，有Gy-',二mk(R+h),解得M=—，故D正確.M-BT.AC［解析］由圖像可知兩行星半徑相同，則體積相同，由a=G^可知Pi的質(zhì)量大于P2的質(zhì)量，則Pi叵的平均密度比P2的大，故A正確;第一宇宙速度v二1R，所以Pi的第一宇宙速度比P2的大，故B錯誤;GM &加 斬2衛(wèi)星的向心加速度為an='』F'',所以si的向心加速度比S2的大，故C正確；由‘巨F=m廣（R+h）得T=J―嬴一，故si的公轉(zhuǎn)周期比S2的小，故D錯誤.R.B［解析］當一地球衛(wèi)星的信號剛好覆蓋赤道 120。的圓周時衛(wèi)星的軌道半徑r穴朝二2R；對同步衛(wèi)星，分別有小的步衛(wèi)星，分別有小的二mQJ6.6R和':喇丁m隹丫 （可（町\丁，2R,即'%，=1&6丘，，解得丁=4h,選項B正確.11.B11.B［解析］地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力jWm理，設(shè)衛(wèi)星的線速度為v,由G-=m「，可得v=但+在 -所以a、b的線速度大小之比為 故A錯誤;地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力，有產(chǎn)=m/r,ffiw 些絲暨可得3=1尹，所以a、b的角速度之比為叱=7伊十。:由于同步衛(wèi)星b的角速度與赤道上建筑物 c的士絲絲角速度相同，所以1=｛紙+,,故B正確；同步衛(wèi)星b的角速度與赤道上建筑物c的角速度相同，根據(jù)向a￡范+出心加速度公式a=32「可得口二二R，故C錯誤;設(shè)經(jīng)過時間t衛(wèi)星a再次通過建筑物c的正上方，根據(jù)幾F+R聲|芯+爐F+R聲|芯+爐V ，故D錯誤.何關(guān)系有（coa-3c）t=2兀，又G“二mg，聯(lián)立解得t=s5="12.D［解析］設(shè)“卡西尼號”的質(zhì)量為m,土星的質(zhì)量為M,“卡西尼號”圍繞土星的中心做