2019-2020年高中物理 6.5《宇宙航行》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 6.5《宇宙航行》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．第一宇宙速度是從地面上發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最大發(fā)射速度 B．第一宇宙速度是在地球表面附近環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的最大速度 C．第一宇宙速度是同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度 D．衛(wèi)星從地面發(fā)射時(shí)的發(fā)射速度越大，則衛(wèi)星距離地面的高度就越大，其環(huán)繞速度則可能大于第一宇宙速度 【解析】　第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最大速度，離地越高，衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越小． 【答案】　B 2．下列關(guān)于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度的說(shuō)法中正確的是(　　) A．一定等于7.9 km/s B．一定小于7.9 km/s C．大于或等于7.9 km/s，而小于11.2 km/s D．只需大于7.9 km/s 【解析】　衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，萬(wàn)有引力提供向心力，由此可得v＝，所以軌道半徑r越大，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小，實(shí)際的衛(wèi)星軌道半徑大于地球半徑R，所以環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度，即v<7.9 km/s.而C選項(xiàng)是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的速度范圍． 【答案】　B 3．火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓．已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比(　　) A．火衛(wèi)一距火星表面較遠(yuǎn) B．火衛(wèi)二的角速度較大 C．火衛(wèi)一的運(yùn)動(dòng)速度較大 D．火衛(wèi)二的向心加速度較大 【解析】　由＝ma＝＝mr得：a＝，v＝，r＝，則T大時(shí)，r大，a小，v小，且由ω＝知T大，ω小，故正確選項(xiàng)為C. 【答案】　C 4．地球上相距很遠(yuǎn)的兩位觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造衛(wèi)星，相對(duì)自己靜止不動(dòng)，則這兩位觀察者的位置以及兩顆人造衛(wèi)星到地球中心的距離可能是(　　) A．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 B．一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍 C．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等 D．兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍 【解析】　觀察者看到的都是同步衛(wèi)星，衛(wèi)星在赤道上空，到地心的距離相等． 【答案】　C 5．關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問(wèn)題，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．在發(fā)射過(guò)程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 B．在降落過(guò)程中向下減速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 C．進(jìn)入軌道后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象 D．失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的 【答案】　ABC 6．在圓軌道上質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球的半徑R，地球表面的重力加速度為g，則(　　) A．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度為 B．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4π C．衛(wèi)星的向心加速度為g D．衛(wèi)星的角速度為 【解析】　萬(wàn)有引力提供向心力，有G＝m， 又g＝，故v＝＝，A錯(cuò)； T＝＝＝4π，B對(duì)； a＝＝＝，C錯(cuò)； ω＝＝，D對(duì)． 【答案】　BD 7．已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是(　　) A．衛(wèi)星距地面的高度為 B．衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度 C．衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為G D．衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 【解析】　根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，G＝m(H＋R)，衛(wèi)星距地面的高度為H＝－R，A錯(cuò)；根據(jù)G＝m，可得衛(wèi)星的運(yùn)行速度v＝，而第一宇宙速度為 ，故B對(duì)；衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為F向＝G，C錯(cuò)；根據(jù)G＝ma向，可得衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度為a向＝G，而地球表面的重力加速度為g＝G，D對(duì)． 【答案】　BD 8．宇航員在月球上做自由落體實(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(dòng)所必須具有的速率為(　　) A. B. C. D. 【解析】　設(shè)月球表面的重力加速度為g′，由物體“自由落體”可得h＝g′t2，飛船在月球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)可得G＝m，在月球表面附近mg′＝，聯(lián)立得v＝，故B正確． 【答案】　B 9．已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響． (1)推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式； (2)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T. 【解析】　(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M， 在地球表面附近滿足G＝mg 得GM＝R2g① 衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于它受到的萬(wàn)有引力 m＝G② ①式代入②式，得到v1＝. (2)考慮①式，衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力為 F＝G＝③ 由牛頓第二定律F＝m(R＋h)④ ③④聯(lián)立解得T＝ . 【答案】　(1)v1＝　(2) 1．在軌道上運(yùn)行的人造衛(wèi)星，若衛(wèi)星上的天線突然折斷，則天線將(　　) A．做自由落體運(yùn)動(dòng) B．做平拋運(yùn)動(dòng) C．和衛(wèi)星一起繞地球在同一軌道上運(yùn)行 D．由于慣性沿軌道切線方向做直線運(yùn)動(dòng) 【解析】　折斷的天線由于慣性而具有衛(wèi)星原來(lái)的速度，在地球引力作用下繼續(xù)在原軌道上運(yùn)行，故選C.明確折斷的天線與衛(wèi)星具有相同的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況是解題的關(guān)鍵． 【答案】　C 2．人造衛(wèi)星沿圓軌道環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇髿庾枇Φ淖饔茫溥\(yùn)動(dòng)的高度將逐漸變化，由于高度變化很慢，在變化過(guò)程中的任一時(shí)刻，仍可認(rèn)為衛(wèi)星滿足勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律．下述關(guān)于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(wèn)題，當(dāng)衛(wèi)星受阻力作用線速度變小時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力減小，而此時(shí)由萬(wàn)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(yùn)動(dòng)而使軌道半徑逐漸減小，而變軌后的衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，滿足v∝和T∝，an∝，所以v增大，T減小，an增大，因此正確選項(xiàng)應(yīng)為D. 【答案】　D 3. 如圖所示，從地面上A點(diǎn)發(fā)射一枚遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈，假設(shè)導(dǎo)彈僅在地球引力作用下，沿ACB橢圓軌道飛行擊中地面目標(biāo)B，C為軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)，距地面高度為h.已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G，則下列結(jié)論正確的是(　　) A．導(dǎo)彈在C點(diǎn)的速度大于 B．導(dǎo)彈在C點(diǎn)的速度等于 C．導(dǎo)彈在C點(diǎn)的加速度等于 D．導(dǎo)彈在C點(diǎn)的加速度大于 【解析】　導(dǎo)彈在C點(diǎn)，由牛頓第二定律，加速度a＝，則C選項(xiàng)正確；若導(dǎo)彈在C點(diǎn)的速度v＝ ，導(dǎo)彈將做半徑為R＋h的圓周運(yùn)動(dòng)，若在C點(diǎn)的速度v> ，將做離心運(yùn)動(dòng)，則A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　C 4. xx年初，我國(guó)宣布北斗導(dǎo)航系統(tǒng)正式商業(yè)運(yùn)行．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能．“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星均繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑均為r，某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置(如圖所示)．若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R(r>R)，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力，則(　　) A．這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，大小均為g B．衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)至位置B所需的時(shí)間為 C．衛(wèi)星1向后噴氣就一定能追上衛(wèi)星2 D．衛(wèi)星1中的儀器因不受重力而處于完全失重狀態(tài) 【解析】　在地面處mg＝，g＝，軌道處的加速度a＝，由于r>R，故A錯(cuò)誤；衛(wèi)星1由位置A運(yùn)動(dòng)至位置B所需的時(shí)間t＝T，而T＝ ＝ ＝2π ，所以t＝ ，B正確；衛(wèi)星1向后噴氣加速，會(huì)變軌到高軌道，不會(huì)追上衛(wèi)星2，故C錯(cuò)誤；衛(wèi)星1中的儀器處于完全失重狀態(tài)，但仍受重力作用，D錯(cuò)誤． 【答案】　B 5. 如圖所示有A、B兩個(gè)行星繞同一恒星O做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)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(shí)刻兩行星第一次相遇(即兩行星相距最近)，則(　　) A．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝T1＋T2，兩行星將第二次相遇 B．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝ ，兩行星將第二次相遇 C．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝，兩行星第一次相距最遠(yuǎn) D．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝，兩行星第一次相距最遠(yuǎn) 【解析】　據(jù)開普勒定律＝k可知T2＞T1.以B和行星中心連線為參考系，則A相對(duì)此參考系以ω1－ω2為相對(duì)角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到第二次相遇即A相對(duì)參考系轉(zhuǎn)過(guò)2π角度，這中間經(jīng)歷的時(shí)間 t＝＝＝ 而從第一次相遇到第一次相距最遠(yuǎn)需相對(duì)參考系轉(zhuǎn)過(guò)π角度，所以經(jīng)過(guò)時(shí)間t′＝＝＝，選項(xiàng)B、D正確． 【答案】　BD 6．由于地球在自轉(zhuǎn)，因而在發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，利用地球的自轉(zhuǎn)，可以盡量減少發(fā)射人造衛(wèi)星時(shí)火箭所提供的能量．為了盡量節(jié)約發(fā)射衛(wèi)星時(shí)需要的能量，現(xiàn)假設(shè)某火箭的發(fā)射場(chǎng)地就在赤道上，已知地球的半徑為R，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，地面的重力加速度為g，衛(wèi)星的質(zhì)量為m.求： (1)由于地球的自轉(zhuǎn)，衛(wèi)星停放在赤道上的發(fā)射場(chǎng)時(shí)具有的初速度v0為多大． (2)衛(wèi)星在離地面高度為R的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星的速度v為多大． 【解析】　(1)衛(wèi)星停放在赤道上的發(fā)射場(chǎng)時(shí)具有的初速度為v0＝ωR＝R. (2)設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星在離地面高度為R的軌道上運(yùn)行時(shí)有 G＝m 而對(duì)地面上質(zhì)量為m0的物體有 m0g＝G 解得v＝ . 【答案】　(1)R　(2)