2025版高考物理全程一輪復習課時分層精練二十六人造衛(wèi)星宇宙速度習題

課時分層精練(二十六)人造衛(wèi)星宇宙速度基礎落實練1．[2023·天津卷]運行周期為24h的北斗衛(wèi)星比運行周期為12h的()A．加速度大B．角速度大C．周期小D．線速度小2．[2024·九省聯(lián)考黑龍江、吉林卷]2023年8月，我國首次在空間站中實現(xiàn)了微小衛(wèi)星的低成本入軌．在近地圓軌道飛行的中國空間站中，航天員操作機械臂釋放微小衛(wèi)星．若微小衛(wèi)星進入比空間站低的圓軌道運動，則入軌后微小衛(wèi)星的()A．角速度比空間站的大B．加速度比空間站的小C．速率比空間站的小D．周期比空間站的大3.[2024·河南校聯(lián)考模擬預測]2022年11月29日，神舟十五號載人飛船由長征二號F運載火箭穩(wěn)穩(wěn)托舉，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心一飛沖天，將費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員送入太空.11月30日，神舟十五號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙前向端口．空間站和飛船的組合體在軌運行的周期為90min，則組合體與地球同步衛(wèi)星的線速度之比為()A．eq\r(3,2)B．eq\r(3,4)C．2eq\r(3,2)D．2eq\r(3,4)4．[2024·廣東廣州市聯(lián)考]天問一號火星探測器搭乘長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射意味著中國航天開啟了走向深空的新旅程．由著陸巡視器和環(huán)繞器組成的天問一號經(jīng)過如圖所示的發(fā)射、地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、火星停泊和離軌著陸等階段，其中的著陸巡視器于2021年5月15日著陸火星，則()A.天問一號發(fā)射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度B．天問一號在“火星捕獲段”運行的周期小于它在“火星停泊段”運行的周期C．天問一號從圖示“火星捕獲段”需在合適位置減速才能運動到“火星停泊段”D．著陸巡視器從圖示“離軌著陸段”至著陸到火星表面的全過程中，機械能守恒5．[2023·新課標卷]2023年5月，世界現(xiàn)役運輸能力最大的貨運飛船天舟六號，攜帶約5800kg的物資進入距離地面約400km(小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離)的軌道，順利對接中國空間站后近似做勻速圓周運動．對接后，這批物資()A．質(zhì)量比靜止在地面上時小B．所受合力比靜止在地面上時小C．所受地球引力比靜止在地面上時大D．做圓周運動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大6．[2024·廣東汕頭統(tǒng)考三模]2023年4月11日至12日，“夸父一號”衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)向國內(nèi)外試開放，這有助于國內(nèi)外太陽物理學家廣泛使用“夸父一號”衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)開展太陽物理前沿研究．如圖所示，該衛(wèi)星是我國2022年10月發(fā)射升空的，它繞地球的運動可看成勻速圓周運動，距離地球表面約720千米，運行周期約99分鐘，下列說法正確的是()A．“夸父一號”有可能靜止在汕頭市的正上方B．若已知萬有引力常量，利用題中數(shù)據(jù)可以估算出太陽的質(zhì)量C．“夸父一號”的發(fā)射速度大于第二宇宙速度D．“夸父一號”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度7．(多選)如圖所示，極地衛(wèi)星是軌道平面與赤道面夾角為90°的人造地球衛(wèi)星，常用來作地球資源探測、氣象、導航等應用．某極地衛(wèi)星做勻速圓周運動，其軌道距地面的高度為h.已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，該極地衛(wèi)星運行的高度小于同步衛(wèi)星的高度，萬有引力常量為G，關(guān)于該極地衛(wèi)星下列說法正確的是()A．極地衛(wèi)星的周期為T1＝2πeq\r(\f(（R＋h）3,GM))B．地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω＝eq\r(\f(GM,（R＋h）3))C．極地衛(wèi)星的向心加速度大小大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小D．極地衛(wèi)星的向心加速度大小小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小8．(多選)2022年10月31日，夢天實驗艙在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射，于11月1日與天和核心艙對接成功，中國空間站完成在軌建造，三個艙段形成T字基本構(gòu)型，如圖所示，在距地球中心為r的圓形軌道上以速率v運行．已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，則()A．夢天實驗艙的發(fā)射速度大于天和核心艙的環(huán)繞速度B．漂浮在空間站中的宇航員不受地球的引力C．地球的平均密度為eq\f(3rv2,4πGR3)D．空間站繞地球運動的向心加速度大小為eq\f(r2g,R2)素養(yǎng)提升練9．當?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學稱為“行星沖日”．如圖所示為火星沖日年份示意圖，下列說法正確的是()A．火星繞太陽公轉(zhuǎn)線速度大于地球繞太陽公轉(zhuǎn)線速度B．火星繞太陽公轉(zhuǎn)角速度大于地球繞太陽公轉(zhuǎn)角速度C．由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的不完整，兩次火星沖日時間可能小于一年D．相鄰兩次沖日時間不相等是因為地球、火星公轉(zhuǎn)軌道不是標準圓軌道10.(多選)[2024·湖北黃岡檢測]三顆人造衛(wèi)星A、B、C都在赤道正上方同方向繞地球做勻速圓周運動，A、C為地球同步衛(wèi)星，某時刻A、B相距最近，如圖所示．已知地球自轉(zhuǎn)周期為T1，B的運行周期為T2，則下列說法正確的是()A．C加速可追上同一軌道上的AB．經(jīng)過時間eq\f(T1T2,2（T1－T2）)，A、B相距最遠C．A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度D．在相同時間內(nèi)，A與地心連線掃過的面積等于B與地心連線掃過的面積課時分層精練（二十六）人造衛(wèi)星宇宙速度1．解析：光速解法：利用“高軌低速大周期”的天體運動規(guī)律，可直接分析出運行周期為24h的北斗衛(wèi)星的線速度小，角速度小，加速度小，D正確，A、B、C錯誤．答案：D2．解析：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力可得eq\f(GMm,r2)＝mω2r＝ma＝meq\f(v2,r)＝meq\f(4π2,T2)r，可得ω＝eq\r(\f(GM,r3))，a＝eq\f(GM,r2)，v＝eq\r(\f(GM,r))，T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，由于微小衛(wèi)星的軌道半徑小于空間站的軌道半徑，則入軌后微小衛(wèi)星的角速度比空間站的大，加速度比空間站的大，速率比空間站的大，周期比空間站的?。鸢福篈3．解析：由地球的萬有引力提供向心力，可得Geq\f(Mm,r2)＝mreq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)，設飛船組合體的軌道半徑為r1，線速度為v1，周期為T1，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r2，線速度為v2，周期為T2，由上式可得到eq\f(req\o\al(3,1),req\o\al(3,2))＝eq\f(Teq\o\al(2,1),Teq\o\al(2,2))，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得到eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))，因此有eq\f(v1,v2)＝T2T113＝2eq\r(3,2)，故選C.答案：C4．解析：天問一號要到達火星，需要脫離地球的引力束縛，發(fā)射速度大于第二宇宙速度，故A錯誤；根據(jù)開普勒第三定律k＝eq\f(R3,T2)，在“火星捕獲段”運行的半徑大，故天問一號在“火星捕獲段”運行的周期大于它在“火星停泊段”運行的周期，故B錯誤；天問一號從圖示“火星捕獲段”需在近地點減速才能運動到“火星停泊段”，故C正確；著陸巡視器從圖示“離軌著陸段”至著陸到火星表面的全過程中，重力勢能減小，動能減小，機械能不守恒，故D錯誤．故選C.答案：C5．解析：質(zhì)量是物體的一個基本屬性，由物體本身決定，與其所處位置、狀態(tài)均無關(guān)，A錯誤；物資所受地球引力的大小F＝Geq\f(Mm,r2)，物資靜止在地面時到地心的距離為地球半徑，物資與空間站對接后，到地心的距離大于地球半徑，故其所受地球引力比靜止在地面上時小，C錯誤；空間站軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星軌道半徑，由開普勒第三定律可知，物資做圓周運動的周期小于地球同步衛(wèi)星的周期，所以物資做圓周運動的角速度一定大于地球自轉(zhuǎn)角速度，D正確；物資所受合力即為其做圓周運動的向心力，由向心力公式F＝mω2r可知，對接后物資所受合外力比靜止在地面上時的大，B錯誤．答案：D6．解析：“夸父一號”的運行周期約99分鐘，與地球自轉(zhuǎn)周期不相等，則“夸父一號”不可能靜止在汕頭市的正上方，故A錯誤；行星繞太陽轉(zhuǎn)動，由太陽萬有引力提供向心力，則有eq\f(GMm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，可得M＝eq\f(4π2r3,GT2)，要估算太陽的質(zhì)量，除了知道萬有引力常量，還需要知道行星繞太陽做圓周運動的周期和軌道半徑，故B錯誤；“夸父一號”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故C錯誤；“夸父一號”的運行周期約99分鐘，可知“夸父一號”的運行周期小于地球自轉(zhuǎn)周期，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，可知“夸父一號”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，故D正確．故選D.答案：D7．解析：極地衛(wèi)星所受萬有引力提供向心力，則有eq\f(GMm,（R＋h）2)＝eq\f(m·4π2,Teq\o\al(2,1))（R＋h），解得T1＝2πeq\r(\f(（R＋h）3,GM))，故A正確；地球和同步衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)角速度同為ω＝eq\f(2π,T)，極地衛(wèi)星的角速度為ω1＝eq\f(2π,T1)＝eq\r(\f(GM,（R＋h）3))，由于極地衛(wèi)星運行的高度小于同步衛(wèi)星的高度，所以它們角速度不相等，則ω≠eq\r(\f(GM,（R＋h）3))，故B錯誤；極地衛(wèi)星運行的高度小于同步衛(wèi)星的高度，由eq\f(GMm,r2)＝man，可知，極地衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心加速度大；又由an＝ω2r，可知，同步衛(wèi)星的向心加速度大于地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，所以極地衛(wèi)星的向心加速度大小大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小，故C正確，D錯誤．故選AC.答案：AC8．解析：第一宇宙速度是環(huán)繞地球做圓周運動的最大速度，同時也是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，由此可知天和核心艙的環(huán)繞速度小于第一宇宙速度，夢天實驗艙的發(fā)射速度大于天和核心艙的環(huán)繞速度，故A正確；漂浮在空間站中的宇航員依然受地球的引力，所受引力提供向心力做勻速圓周運動，故B錯誤；空間站繞地球飛行，根據(jù)萬有引力提供向心力，則有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，又ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)，聯(lián)立解得ρ＝eq\f(3rv2,4πGR3)，故C正確；由eq\f(GMm,r2)＝ma，eq\f(GMm,R2)＝mg，聯(lián)立解得a＝eq\f(R2g,r2)，故D錯誤．故選AC.答案：AC9．解析：根據(jù)Geq\f(mM,r2)＝meq\f(v2,r)，可得v＝eq\r(\f(GM,r))，由于火星公轉(zhuǎn)半徑大于地球公轉(zhuǎn)半徑，可知火星繞太陽公轉(zhuǎn)線速度小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)線速度，故A錯誤；根據(jù)Geq\f(mM,r2)＝mrω2，可得ω＝eq\r(\f(GM,r3))，由于火星公轉(zhuǎn)半徑大于地球公轉(zhuǎn)半徑，火星繞太陽公轉(zhuǎn)角速度小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)角速度，故B錯誤；設地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期為T，火星繞太陽的公轉(zhuǎn)周期為T′，相鄰兩次火星沖日時間為t，則eq\f(2π,T)t－eq\f(2π,T′)t＝2π，解得t＝eq\f(TT′,T′－T)>T＝1年，即兩次火星沖日時間大于一年，故C錯誤；相鄰兩次沖日時間不相等是因為地球、火星公轉(zhuǎn)軌道不是標準圓軌道，故D正確．故選D.答案：D10．解析：衛(wèi)星C加速后做離心運動，軌道變高，不可能追上衛(wèi)星A，選項A錯誤；A、B衛(wèi)星由相距最近至相距最遠時，兩衛(wèi)星轉(zhuǎn)的圈數(shù)差n（n＝1，3，5……）個半圈，設經(jīng)歷時間為t，有eq\f(t,T2)－eq\f(t,T1)＝eq\f(n,2)，解得經(jīng)歷的時間t＝eq\f(nT1T2,2（T1－T2）)（n＝1，3，5……），當n＝1時，可知選項B正確；根據(jù)萬有引力提供向心力有eq\f(GMm,r2)＝ma