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

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2019-2020年高中物理 6.5宇宙航行課時作業(yè) 新人教版必修2 1．下列關于三種宇宙速度的說法中正確的是(　　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運行時的速度大于等于v1，小于v2 B．美國發(fā)射的“鳳凰號”火星探測衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度 [答案]　CD [解析]　第一宇宙速度v1＝7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大速度，A錯誤，D正確；發(fā)射火星探測器其發(fā)射速度應大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，B錯誤，C正確． 2．假設地球的質量不變，而地球的半徑增大到原來半徑的2倍，那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應為原來的(　　) A.倍　　B.倍　　C.倍　　D．2倍 [答案]　B [解析]　因第一宇宙速度即為地球的近地衛(wèi)星的線速度，此時衛(wèi)星的軌道半徑近似的認為是地球的半徑，且地球對衛(wèi)星的萬有引力充當向心力．故公式G＝成立，解得v＝，因此，當M不變，R增加為2R時，v減小為原來的倍，即選項B正確． 3．可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道(　　) A．與地球表面上某一緯度線(非赤道)是共面同心圓 B．與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓 C．與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對于地球表面是靜止的 D．與地球表面上的赤道線是共面同心圓，但衛(wèi)星相對于地球表面是運動的 [答案]　CD [解析]　發(fā)射人造地球衛(wèi)星，必須使衛(wèi)星受到的地球對它的萬有引力提供向心力，所以不可能與地球表面上某一緯度線(非赤道)是共面同心圓，因為此時衛(wèi)星受到的萬有引力與軌道半徑有一非零的夾角，因此與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓只同心而不共面，所以選項A錯．由于地球自轉與衛(wèi)星軌道面重合的經(jīng)度線不斷變化，因此與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓只同心而不共面，所以選項B錯．選項C是可以的，選項D也是可以的，只是衛(wèi)星不是地球同步衛(wèi)星． 4．我國發(fā)射的“天宮一號”飛行器和“神舟八號”飛船在對接前，“天宮一號”的運行軌道高度為350 km，“神舟八號”的運行軌道高度為343 km.它們的運行軌道均視為圓，則(　　) A．“天宮一號”比“神舟八號”線速度大 B．“天宮一號”比“神舟八號”周期長 C．“天宮一號”比“神舟八號”角速度大 D．“天宮一號”比“神舟八號”加速度大 [答案]　B [解析]　根據(jù)題意，“天宮一號”飛行器和“神舟八號”飛船的運行軌道均視為圓，二者均繞地球做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力：根據(jù)G＝m可導出v＝，則軌道半徑越大，線速度越小，選項A錯誤；由G＝mr可導出T＝，則軌道半徑越大，周期越長，選項B正確；由G＝mω2r可導出ω＝，則軌道半徑越大，角速度越小，選項C錯誤；由G＝ma可導出a＝，則軌道半徑越大，加速度越小，選項D錯誤． 5．假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增加到原來的2倍，仍做圓周運動，則(　　) A．根據(jù)公式v＝ωr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＝G可知地球提供的向心力將減小到原來的 D．根據(jù)上述B和C中給出的公式可知，衛(wèi)星運行的線速度將減小到原來的 [答案]　CD [解析]　人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力由地球對衛(wèi)星的萬有引力提供，有 F＝G＝，得v＝ 從上式可看出，離地球越遠的衛(wèi)星速度越小，當半徑加倍時，引力變?yōu)樵瓉淼模俣茸優(yōu)樵瓉淼?，選項C、D正確． 對于做不同的圓周運動的人造地球衛(wèi)星，我們知道其角速度ω＝不同，所以根據(jù)公式v＝ωr不能得到衛(wèi)星的線速度v跟r成正比關系的結論．實際上衛(wèi)星運行線速度的決定式為v＝，所以選項A錯誤．同理，F(xiàn)＝中衛(wèi)星運行速度是變量，向心力F跟r成反比關系不成立，它的決定式為F＝，所以選項B錯誤． 6．美國宇航局2011年12月5日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星——“開普勒—226”，其直徑約為地球的2.4倍．至今其確切質量和表面成分仍不清楚，假設該行星的密度和地球相當，根據(jù)以上信息，估算該行星的第一宇宙速度等于(　　) A．3.3103 m/s B．7.9103 m/s C．1.2104 m/s D．1.9104 m/s [答案]　D [解析]　在任何天體表面重力加速度g＝＝GρπR，第一宇宙速度v＝＝R，因為行星密度與地球密度相等，所以＝，所以v′＝1.9104 m/s. 7．已知地球半徑為R，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r.假設地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a1，第一宇宙速度為v1，地球近地衛(wèi)星的周期為T1；假設地球同步衛(wèi)星的運行速率為v2，加速度為a2，周期為T2.則下列比值中正確的是(　　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝() [答案]　BD [解析]　由牛頓第二定律和圓周運動的知識可得 G＝m1a1＝m1＝m1()2R， G＝m2a2＝m2＝m2()2r， 聯(lián)立解得＝，＝，＝()， 故選項B、D正確． 8．人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉的速度v＝，其中g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．下列說法中正確的是(　　) 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 [答案]　A [解析]　由萬有引力提供人造衛(wèi)星的向心力且地面物體重力和萬有引力相等，則有G＝m，mg＝G得v＝＝，故選項A正確；式中v是環(huán)繞速度，并非發(fā)射速度，故選項B、C、D均錯誤． 9．xx年8月，“嫦娥二號”成功進入了繞“日地拉格朗日點”的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家．如圖所示，該拉格朗日點位于太陽與地球連線的延長線上，一飛行器位于該點，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動，則此飛行器的(　　) A．線速度大于地球的線速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度 C．向心力僅由太陽的引力提供 D．向心力僅由地球的引力提供 [答案]　AB [解析]　飛行器與地球繞太陽同步做圓周運動，它們的周期相同，角速度也相同，由v＝rω，a＝rω2，可知半徑越大，線速度越大，向心加速度也越大，A、B正確；飛行器的向心力由太陽和地球對飛行器的引力的合力來提供，C、D錯誤． 10．已知地球質量為M，半徑為R，自轉周期為T，地球同步衛(wèi)星質量為m，引力常量為G.有關地球同步衛(wèi)星，下列表述正確的是(　　) A．衛(wèi)星距離地面的高度為 B．衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度 C．衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為G D．衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 [答案]　BD [解析]　設地球同步衛(wèi)星距離地面的高度為h，根據(jù)萬有引力定律：G＝m(R＋h)，得h＝－R，A錯．同步衛(wèi)星距離地面有一定高度，故其運行速度小于第一宇宙速度，B對．同步衛(wèi)星受到的向心力大小為G，它的向心加速度小于地球表面的重力加速度，C錯，D對． 11．(xx青島二中高一質檢)關于繞著地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，(在估算時，取地球半徑R＝6 400 km，地球表面重力加速度取g＝9.8 m/s2)下列說法正確的是(　　) A．人造衛(wèi)星軌道半徑越大，線速度越大 B．人造地球衛(wèi)星發(fā)射速度應該大于7.9 km/s，小于11.2 km/s C．人造衛(wèi)星的軌道半徑越大，周期也越大 D．人造衛(wèi)星要實現(xiàn)從低軌道到高軌道的變軌，需要向前噴火減速 [答案]　BC [解析]　由公式G＝m＝mr得：v＝，T＝，故衛(wèi)星運動的軌道半徑越大，線速度會越小，周期會越大，選項A錯誤，C正確．當人造地球衛(wèi)星軌道半徑近似于地球半徑時，線速度為7.9 km/s是最大的環(huán)繞速度，也是最小的發(fā)射速度，但發(fā)射速度如果超過11.2 km/s，衛(wèi)星將脫離地球的約束，不再繞地球運轉，選項B正確；要想實現(xiàn)從低軌道到高軌道的變軌，需要向后噴火加速做離心運動，選項D錯誤． 12．(xx浙江省嘉興市第一中學摸底)2008年9月28日傍晚我國自行研制的“神舟七號”載人飛船經(jīng)歷68個多小時的太空飛行，在預定軌道繞地球飛行45圈后成功返回．設“神舟七號”載人飛船在圓軌道上繞地球運行n圈所用的時間為t，若地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，求： (1)飛船的圓軌道離地面的高度； (2)飛船在圓軌道上運行的速率． [答案]　(1)－R　(2) [解析]　(1)T＝，G＝m(R＋h)，G＝m′g， 聯(lián)立得飛船的圓軌道離地高度為：h＝－R. (2)v＝＝. 13．某網(wǎng)站報道：最近南亞某國發(fā)射了一顆人造環(huán)月衛(wèi)星，衛(wèi)星的質量為100 kg，環(huán)繞周期為1小時．一位同學對該新聞的真實性產(chǎn)生懷疑，并準備對該數(shù)據(jù)進行驗證．他記不清引力常量的數(shù)值且手邊沒有可查找的資料，但他記得月球半徑約為地球半徑的，地球半徑為6 400 km，月球表面重力加速度約為地球表面重力加速度的，地球表面重力加速度約為10 m/s2.他由上述數(shù)據(jù)經(jīng)過推導分析，進一步認定這是一則假新聞．請依據(jù)上述數(shù)據(jù)寫出他的論證過程及結論． [答案]　見解析 [解析]　假設為近月衛(wèi)星，月球質量為M，其對衛(wèi)星的萬有引力是衛(wèi)星運動的向心力，衛(wèi)星質量為m，則有 G＝m()2R月?、? 在月球表面：G＝mg月?、? 由①②可得：T＝2π?、? 代入數(shù)據(jù)：T＝2π s＝6.15103 s ＝102.5 min， 即繞月球運行的衛(wèi)星的最小周期為102.5 min，遠大于報道中的60 min(1小時)，故可判斷其為假新聞．