高一物理同步练习题解析 6.5 宇宙航行、6.6 经典力学的局限性 (人教版必修2)
6.6 经典力学的局限性(备作业)(解析版)-2020-2021学年高一物理(人教版必修2)
6.6 经典力学的局限性（解析版）一、单选题（本大题共8小题）1.经典力学不能适用于下列哪些运动的研究()A. 火箭的发射B. 宇宙飞船绕地球的运动C. “勇气号”宇宙探测器的运动D. 以99%倍光速运行的电子束【答案】D【解析】本题考查了经典力学的局限性，经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论。
【解答】火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用。
对于高速微观的情形经典力学不适用，故对以99%倍光速运行的电子束不适用；故选D。
2.下列说法正确的是()A. 牛顿运动定律就是经典力学B. 经典力学的基础是牛顿运动定律C. 牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题D. 经典力学可以解决自然界中的所有问题【答案】B【解析】经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题。
本题考查经典力学的局限性，解答关键是搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此类问题。
【解答】AB.经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础，A错误，B正确；CD.经典力学并非是万能的，也有其适用范围，它并不能解决自然界中的所有问题，没有哪个理论可以解决自然界中的所有问题，C、D错误．3.牛顿运动定律的适用范围是()A. 宏观物体、低速物体B. 微观物体、低速物体C. 宏观物体、高速物体D. 微观物体、高速物体【答案】A【解析】牛顿第二定律是经典物理学力学基础，根据当时的科研条件只能研究宏观的、低速运动的物体。
本题考查牛顿第二定律的适用范围，关键是知道牛顿第二定律的建立过程，本题是一个基础题。
【解答】牛顿第二定律是经典物理学力学的基础，它是牛顿在总结前人的研究成果的基础上得出的，根据当时的科研条件只能是以宏观的、低速运动的物体为研究对象；17世纪量子论还没有完全建立起来，而且牛顿第二定律的结论与我们日常生活中常见的宏观的、低速运动物体的运动规律非常符合，故BCD错误、A正确。
人教版物理必修二：6-5《宇宙航行、经典力学的局限性》课后练习(含答案)
课后巩固提高限时：45分钟总分：100分一、选择题(1～4为单选，5～6为多选。
每小题8分，共48分。
)1．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( )A．质量可以不同B．轨道半径可以不同C．轨道平面可以不同D．速率可以不同2.继哥白尼提出“太阳中心说”，开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论．这说明( )①世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分；②人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界；③人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化；④每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识．A．①②③④B．①②③C．①③④D．②③3．如图所示是“嫦娥一号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测．下列说法正确的是( )A．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力4．在太空运行了15年的俄罗斯“和平号”轨道空间站已于2000年3月23日坠毁，其残骸洒落在南太平洋预定海域．坠毁前，因受高空稀薄空气阻力和地面控制作用的影响，空间站在绕地球运转(可看作做圆周运动)的同时逐渐地向地球靠近，这个过程中空间站运动的( )A．角速度逐渐减小B．线速度逐渐减小C ．加速度逐渐减小D ．周期逐渐减小 5.如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，a 和b 质量相等且小于c 的质量，则( ) A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 的周期相同且大于a 的周期C ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度6．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m ，半径均为R ，四颗星稳定分布在边长为a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法正确的是( )A ．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B ．四颗星的轨道半径均为a 2C ．四颗星表面的重力加速度均为GmR 2 D ．四颗星的周期均为2πa 2a ＋2二、非选择题(共52分)7．(8分)为了充分利用地球自转的速度，人造卫星发射时，火箭都是从向(填“东”、“南”、“西”或“北”)发射．考虑这个因素，火箭发射场应建在纬度较(填“高”或“低”)的地方较好．8．(8分)恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半径较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km ，密度为1.2×1017kg/m 3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为．答案1．A 本题考查同步卫星运行特点，考查考生对同步卫星运行规律的了解．同步卫星轨道只能在赤道平面内，高度一定，圆轨道半径一定，速率一定，但质量可以不同，A 项正确．2．D 发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的．主动认识世界，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹．任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成的“正确理论”都有一定的局限性．爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战．3．C 本题考查了与万有引力定律相联的多个知识点，如万有引力公式、宇宙速度、卫星的周期等，设问角度新颖．第三宇宙速度是卫星脱离太阳系的最小发射速度，所以“嫦娥一号”卫星的发射速度一定小于第三宇宙速度，A 项错误；设卫星轨道半径为r ，由万有引力定律知卫星受到的引力F ＝G Mmr 2，C 项正确．设卫星的周期为T ，由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 得T 2＝4π2GM r 3，所以卫星的周期与月球质量有关，与卫星质量无关，B 项错误．卫星在绕月轨道上运行时，由于离地球很远，受到地球引力很小，卫星做圆周运动的向心力主要是月球引力提供，D 项错误．4．D 空间站做圆周运动时，万有引力提供向心力，GMm r 2＝ma ＝m v2r，得：v ＝GM r ，a ＝GMr2.可见，轨道半径越小，加速度越大，线速度越大；由T ＝2πr v 得周期减小，由ω＝2πT得角速度增大，D 正确．5．ABD 因卫星运动的向心力就是它们所受的万有引力，而b 所受的引力最小，故A 对．由GMm r 2＝ma 得a ＝GMr 2，即卫星的向心加速度与轨道半径的平方成反比，所以b 、c 的向心加速度大小相等，且小于a 的向心加速度，C 错；由GMm r 2＝4π2mrT2得，T ＝2π r3GM，即人造地球卫星运行的周期与其轨道半径三次方的平方根成正比，所以b 、c 的周期相等，且大于a 的周期，B 对；由GMm r 2＝mv2r 得v ＝GMr，即地球卫星的线速度与其轨道半径的平方根成反比，所以b 、c 线速度大小相等，且小于a 的线速度，D 对．卫星做匀速圆周运动，万有引力等于向心力，根据方程可得出周期、线速度、向心加速度与轨道半径的关系式，然后即可做出判断．6．ACD 其中一颗星体在其他三颗星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为22a ，故A 正确B 错误；在星体表面，根据万有引力等于重力，可得G mm′R 2＝m′g，解得g ＝GmR 2，故C 正确；由万有引力定律和向心力公式得Gm 222＋2Gm 2a 2＝m 4π2T22a2，T ＝2πa 2a ＋2，故D 正确．7．西 东 低解析：把火箭从西向东发射时，实际上在火箭发射前就具有了一个与地球自转相同的速度，这样可以节约能源．由于地球上每一点的角速度都相同，所以，发射场所在的纬度越低，线速度越大，因此，卫星发射场应建在低纬度处．当实际建发射场时，除了考虑上述因素，还要考虑气象、安全、环境等综合因素的影响．8．5.8×107m/s解析：中子星上的第一宇宙速度即为它表面的环绕速度，由GMm r 2＝m v2r ，知v ＝GM r .又因为M ＝ρV ＝ρ4πr 33，代入上式得v ＝r4πG ρ3，将G 、ρ、r 的数值代入得v≈5.8×107m/s.9.(12分)根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m ＝m 01－v2c2.请讨论：(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？(2)光有静止质量吗？如果有，情况将会怎样？(3)一个静止质量m0＝1 kg的物体，与地球一起绕太阳公转时质量为多大？(地球绕太阳公转的速度为30 km/s)(4)在回旋加速器中，当电子的速度v＝0.98c时(c为真空中的光速)，电子的质量为其静止质量的多少倍？10.(12分)某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中．已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度．11．(12分)一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星，其轨道半径为r＝3R(R为地球半径)，已知地球表面重力加速度为g，则该卫星的运行周期是多大？若卫星的运动方向与地球自转方向相同，已知地球自转角速度为ω0，某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，再经过多少时间它又一次出现在该建筑物正上方？答案9.见解析解析：(1)它的速度不可能增大到等于或超过光速．由m＝m01－v2c2可知：当v＝c时，m→∞.(2)光若有静止质量m0，则其动质量m应为无穷大，所以光没有静止质量．(3)m＝m01－v2c 2＝11－30300 0002kg＝1.000 000 005 kg即其质量只增加了5×10－9kg.(4)m＝m01－2≈5m0.10.2vRt解析：根据匀变速运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g ＝2vt.该星球的第一宇宙速度，即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力，则mg ＝mv 21R.所以该星球表面的第一宇宙速度为：v 1＝gR ＝ 2vRt. 11．6π3R g 2π13g3R－ω0解析：由万有引力定律和牛顿定律可得 GMm2＝m 4π2T2·3R，①GMmR2＝mg.② 联立①②两式，可得T ＝6π3R g. 以地面为参考系，卫星再次出现在建筑物上方时转过的角度为2π，卫星相对地面的角速度为ω1－ω0， 则Δt ＝2π2πT －ω0＝2π13g3R－ω0.。
高一物理_宇宙航行、经典力学的局限性_习题、答案
宇宙航行、经典力学的局限性1．第一宇宙速度的表达式是________或________.要使人造地球卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度必须等于或小于________km/s ，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，成为人造行星，必须使它的速度等于或大于________km/s ，要想使它飞到太阳系以外的地方去，它的速度必须等于或大于________km/s.2．在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大，即m=________.3．相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，它只说明它有一定的适用范围，只适用于________运动，不适用于________运动；只适用于________世界，不适用于________世界.4．试图发射一颗绕地球做圆周运动的卫星，设地球半径为6 400km ，地球表面的重力加速度为9.8m/s 2，下列设想中可以实现的是（ ）A ．环绕速度为9.7 km/sB ．环绕速度为6.5 km/sC ．周期为12 hD ．周期为1 h5．一个围绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做匀速圆周运动，则…（ ）A ．根据公式v=ωr 可知，卫星运动的线速度将增大为原来的2倍B ．根据公式F=m rm v 2可知，卫星所需的向心力将减小到原来的21C ．根据公式F=G2r Mm 可知，地球提供的向心力将减小到原来的41D ．根据F=r m v 2和F=G 2rMm 可知，卫星运动的线速度将减小到原来的226．由于阻力的原因，人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径逐渐减小，则下列说法正确的是（ ）A ．运行速度变大B ．运行周期减小C ．需要的向心力变大D ．向心加速度减小7．一个静止质量为m 0=1kg 的物体，与地球一起绕太阳公转的速度是v=30km/s ，则相应的惯性系中测得该物体的质量为多少?8．设环绕土星表面飞行的宇宙飞船速度是环绕地球表面飞行的宇宙飞船速度的3倍，土星半径为地球半径的10倍，则土星的质量是地球质量的（ ）A ．0.3倍B ．30倍 C. 90倍 D ．900倍9．地球半径为R ，地面上重力加速度为g ，在离地面高度为R 的高空绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的线速度大小可能是（ ） A.gR 2 B.gR C.2gRD.gR 2 10．在土星外围存在一个模糊不清的圆环．以前，土星环通常被看作是土星上的一个或几个扁平的固体物质盘．直到1856年，英国物理学家麦克斯韦从理论上论证了土星环是无数个小卫星在土星赤道面上绕土星旋转的物质系统，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以根据环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来判断（ ） A ．若v ∝r ，则该层是土星的一部分 B ．若v 2∝r ，则该层是土星的卫星群C ．若v ∝r 1，则该层是土星的一部分 D ．若v 2∝r1，则该层是土星的卫星群11．关于绕地球做圆周运动的宇宙飞船，以下结论正确的是（ ） A.两飞船，只要它们速率相等，则它们的轨道半径和运行周期必相等B.在同一轨道上沿同方向运行的前后两飞船，要想对接，只要后面一飞船向后喷射气体而加速即可C.宇航员从舱内走出，离开飞船，则飞船所受万有引力减小而使飞船轨道半径变大D.飞船若朝着飞行方向喷气，则其轨道半径将变小12.(2006山东威海模拟，5)美国“新地平线”号探测器，已于美国东部时间2006年1月17日13时（北京时间18日1时）借助“宇宙神—5”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始长达九年的飞向冥王星的太空之旅.拥有3级发动机的“宇宙神—5”重型火箭将以每小时5.76万千米的惊人速度把“新地平线”号送离地球，这个冥王星探测器因此将成为人类有史以来发射的速度最高的飞行器，这一速度 …（ ） A.大于第一宇宙速度 B.大于第二宇宙速度C.大于第三宇宙速度D.小于并接近第三宇宙速度13．假设同步卫星的轨道半径是地球赤道半径的n 倍，则（ ）A.同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的n 1 B.同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的21nC.同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的n 倍D.同步卫星的向心加速度是地球赤道上物体向心加速度的n 2倍14．人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时，以下叙述正确的是（ ） A.卫星的速度一定大于或等于第一宇宙速度B ．在卫星中用弹簧测力计称一个物体时读数为零C.在卫星中，一个天平的两个盘上分别放上质量不等的两个物体，天平平衡 D ．在卫星中，一切物体的质量都为零15．同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1，地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R.则（ ）A.R r a a =21B.2221r R a a = C.R r v v =21 D.rR v v =21 16．在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的0.5倍，试求此时电子的质量变为静止时的多少倍?17．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v=6×106m/s ，问电子的质量增大了还是减小了?改变了百分之几?1、答案：v=RGMv=gR 7.9 11.2 16.7 2、答案：221c vm -3、答案：低速 高速 宏观 微观 4、 4 5678910111213141516BC CDABD 1.000 000 05 kgC C ADAD ABD CBC AD 1.155倍1、答案：v=RGMv=gR 7.9 11.2 16.7 2、答案：221c vm -3、答案：低速 高速 宏观 微观 4、解析：卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力是地球对卫星的引力，有G r v m rMm 22=和2224T m r Mm G π=r 得v=r GM ，T=GM rr π2由上述表达式看出，r 越小，v 越大，T 越小．当r 近似为地球半径R 时，v 最大，T 最小．在地球表面，有G 2R Mm =mg,GM=R 2g ，所以v m ax=gR Rg R =2=7.9 km/sT m in=2πRg RgR R π22==85 min,即绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度为7.9 km/s ，最短周期为85 min. 答案：BC 5、解析：地球的引力充当向心力，即有F=G2rMm,r′=2r ，故F′=4F ，C 选项正确.又因为G r v m rMm 22=,v=r GM ,r′=2r,v′=22v ，故D 选项也正确.而从F=r m v 2看，F′=m ·42212F r v=，B 选项错误.v=ωr ，r 变化，ω变化，A 选项错误. 答案：CD 6、解析：此题属于一个天体在空中绕另一个天体做匀速圆周运动.设地球质量为M ，卫星质量为m ，轨道半径为r ，运行周期、线速度和角速度分别为T 、v 、ω.根据牛顿第二定律得：G r v m r Mm 22==mω2r=224T m πr 解得v=r GM ;ω=3r GM ;T=GM r 324π 向心加速度a=2r Mm =r v 2=ω2r=224Tπr 需要的向心力等于万有引力提供的向心力F 需=G 2r Mm根据轨道半径r 逐渐减小，可以得到v 、ω、a 、F 需都是增大的；而周期T 是减小的.分析天体问题的加速度一般根据a=F/m 来求；v=r GM ；ω=3rGM 和T=GM r 324π三个表达式成立的条件是：一个天体在空中绕另一个天体做匀速圆周运动，且是万有引力提供向心力. 答案：ABD 7、解析：m=2220)30000030(111-=-c vm kg=1.000 000 05 kg.由此可知，对于低速运动的物体，质量的变化完全可以忽略不计. 答案：1.000 000 05 kg8、C 9、C 10、解析：由于连续物上各点的角速度是相等的，所以它的线速度v 与r 成正比；而小卫星群中各卫星的角速度是不相等的，由万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力G 2r Mm =m r v 2，可知其线速度v=r GM ，v ∝r1，即v 2与r 成反比.故选A 、D.答案：AD 11、解析：由飞船做圆周运动的动力学方程知，速率相等，则轨道半径必相等，周期就必相等；在同一轨道上运行的飞船速率相等，后面飞船加速时，必偏离原来轨道，轨道半径变大，所以无法追上前面的飞船；飞船朝着飞行方向喷气，飞船减速，此时飞船所受万有引力大于向心力，而使飞船向地球靠近，轨道半径将变小. 答案：AD 12、.思路分析：由题中已知条件：5.76×104 km/h=16 km/s 以及第一宇宙速度是7.9 km/s ，第二宇宙速度是11.2 km/s ，第三宇宙速度是16.7 km/s ，可以判断A 、B 、D 正确.答案：ABD 13、解析：地球赤道上的物体的向心加速度a 1=(12T π)2R 1，其中T 1为地球自转周期，R 1为地球半径；同步卫星的向心加速度a 2=(22T π)2R 2，其中T 2为同步卫星运行周期，R 2为同步卫星轨道半径.已知R 2=nR 1,T 1=T 2,则1212R R a a ==n. 答案：C 14、解析：人造地球卫星环绕地球做圆周运动时，万有引力全部提供人造卫星做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式得：G 2r Mm =m r v 2，由此可得：v=rGM，由上述公式可知，环绕半径越大，环绕速度越小，第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度，所以卫星的速度一定是小于或等于第一宇宙速度，A 错误.在人造卫星上的物体处于完全失重状态，物体对支持面的弹力等于零，所以在人造卫星内的天平是不能测出物体的质量的，不论在两个盘上放多大质量的物体，天平都保持平衡，C 正确.在卫星内的弹簧秤上测物体的重力也是不行的，但用弹簧秤可以测拉力的大小，B 正确.物体的质量是物体所含物质的多少，与在什么地方无关，所以人造卫星内，物体的质量还是原来的质量，不发生任何变化，D 错误. 答案：BC 15、解析：设地球质量为m 0，同步卫星的质量为m 1，地球赤道上的物体的质量为m 2，地球表面附近的物体质量为m 3，对同步卫星有a 1=ω2r ，对赤道上的物体a 2=ω2R(ω为地球自转角速度)，由以上二式得Rra a =21，所以A 选项正确. 依牛顿第二定律，对同步卫星有Gr v m r m m 211210=, 对近地卫星有G R vm Rm m 220230=，所以rRv v =21，D 选项正确.错解B 的同学将地球赤道上的物体误认为是赤道上空的物体，把两个截然不同的情境混为一谈．其实只有当卫星的轨道近似等于地球半径时物体飘起来了，才有万有引力全部提供向心力．至于赤道上的物体所受万有引力，一部分提供物体随地球自转的向心力，一部分是物体的重力，只是用于提供向心力的那部分是很小的一部分；错解C 是把近地卫星与同步卫星的角速度等同了，实际上近地卫星的角速度，依牛顿第二定律G20Rm m =mω2R ，ω近=30RGm ,同步卫星的角速度ω同=30rGm ，显然ω近并不等于ω同.答案AD16、解析：由于电子的速度接近光速,所以质量变化明显,根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得m=32434111000220m m m cv m ==-=-=1.155m 0.由此题可看出当物体的运动速度接近光速时，质量变化明显，而且越接近光速越显著.如当电子速度为0.8c 时，质量将变为静止时的近1.7倍，在这种情况下，经典力学已不再适用了. 答案：1.155倍 17、解析：根据爱因斯坦的狭义相对论m=2201c v m -得运动后的质量增大了.m=282262022010310611⨯⨯⨯⨯-=-m c v m =1.000 2m 0所以改变的百分比为m m m -×100%=0.02%.在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变,经典力学理论仍然适用.而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速)，所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用的. 答案：增大了 0.02%。
人教版高一物理必修二同步测试：6.6经典力学的局限性+.doc
6.6经典力学的局限性1、以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用?2、以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?3、实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?4、某物体静止时的质量为1Kg,若该物体分别以100m/s和0.9倍光速运动，试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量，此结果说明了什么？参考答案：1. 经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律.2. 经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题， 经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.3．按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符．经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多．经典力学的解释不能令人满意．爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象．并且都被观测证实．4.解答：在物体的速度为100m/s 和0.9倍光速时，根据2201c v m m -=分别算出两种情况下的质量为28201)103(1001⨯-=m m 0m ≈ 0028280229.219.0)103()1039.0(1m m m m ==⨯⨯⨯-= 由此可见：一般物体的运动，不考虑其质量的变化。
当其速度接近光速时，质量变化明显。
高中物理 6-5、6 宇宙航行 经典力学的局限性同步课件 新人教版必修2
步，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合．
Mm 4π2 (5)同步卫星的高度固定不变，由 G 2＝m 2 (R＋ T R＋h Mm h)，mg＝G 2 ，得离地高度 h＝3.6×104 km. R
【特别提醒】(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环 绕速度v、角速度ω及向心加速度an的大小均相同．
提示： 卫星在地面的发射速度须满足 7.9 km/s＜v＜11.2 km/s 才能最终绕地球运行，在地面发射速度越大的卫星能 上升的高度也就越大，根据 v＝ 度就越小． GM r 可知最终的运行速
一、宇宙速度
宇宙速度是在地球上满足不同要求的发射速度，不能
理解成卫星的运行速度． 1．第一宇宙速度(环绕速度)：指人造卫星近地环绕速 度，它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须 具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v＝7.9 km/s.
微观 重要作用． (4)爱因斯坦的广义相对论说明在 牛顿的引力理论将不再适用． 强引力 的 作 用 下 ， 粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了
要使发射出去的人造卫星能够绕地球做圆周运动，则在
地面发射时的速度需满足什么要求？根据天体运动的规律，
在地面发射速度越大的卫星到达太空绕地球做圆周运动的速 度越大还是越小？
对于近地卫星(r＝R 地)的线速度 v＝
GM ＝ R地
gR地＝
7.9 km/s，即第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最 大速度，也是发射卫星的最小速度． Mm (3)由 G 2 ＝mω2r 得 ω＝ r
2π Mm (4)由 G 2 ＝m T 2r 得 T＝ r
GM ，则 r 越大，ω 越小． r3 4π2r3 GM ，则 r 越大，T 越
2．人造地球卫星的向心加速度 an、线速度 v、角速度 ω、周期 T 跟轨道半径 r 的关系 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动， 地球对卫星的万 有引力提供向心力(地球质量为 M，卫星质量为 m) Mm GM (1)由 G 2 ＝man 得 an＝ 2 ，则 r 越大，an 越小． r r v2 Mm (2)由 G 2 ＝m r 得 v＝ r GM r ，则 r 越大，v 越小．
人教版高中物理必修二提升卷：第六章56宇宙航行经典力学的局限性
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课时提升卷(十二)宇宙航行经典力学的局限性(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。
每小题至少有一个选项正确)1.关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法,正确的是()A.若其质量加倍,则轨道半径也要加倍B.它在北京上空运行,故可用于我国的电视广播C.它以第一宇宙速度运行D.它运行的角速度与地球自转角速度相同2.(20xx·哈尔滨高一检测)如图所示是“和平”号空间站,它是20世纪质量最大、寿命最长、载人最多、技术最先进的航天器,它在空间运行长达15年,下面有关“和平”号空间站坠落过程的说明正确的是( )A.“和平”号空间站进入较稠密大气层时,将与空气摩擦,空气阻力大大增加B.“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是直线C.“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是曲线D.“和平”号空间站在进入大气层前,高度降低,速度变大3.(20xx·广州高一检测)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是()A.牛顿发现了万有引力定律B.牛顿通过实验证实了万有引力定律C.相对论的创立表明经典力学已不再适用D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到高速领域4.(20xx·安徽高考)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神舟八号”的运行轨道高度为343km。
它们的运行轨道均视为圆周,则()A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大5.(20xx·广东高考)如图,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大6.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍,仍做圆周运动,则()A.根据公式v=ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F=可知卫星所需的向心力将减小到原来的C.根据公式F=G可知地球提供的向心力将减小到原来的D.根据上述B和C中给出的公式可知,卫星运行的线速度将减小到原来的二、非选择题(本题共2小题,共20分。
高一物理下学期末复习分层达标训练 6.5&6.6《宇宙航行 经典力学的局限性》 新人教版
物理高一下学期末复习分层达标训练：6.5&6.6《宇宙航行经典力学的局限性》新人教版【基础达标】1.关于地球同步卫星,下列说法中不正确的是( )A.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间B.它一定在赤道上空运行C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.各国发射这种卫星的轨道半径都是一样的2.如图所示的圆a、b、c，其圆心均在地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，圆b的平面与地球自转轴垂直。
对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言( )A．卫星的轨道可能为aB．卫星的轨道可能为bC．卫星的轨道可能为cD．同步卫星的轨道一定为与b在同一平面内的b的同心圆【能力提升】3.(2012·海南高考)地球同步卫星到地心的距离r可用地球质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为r=__________。
4.某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度。
答案解析1.【解析】选A。
同步卫星的轨道半径远大于地球半径,它运行的速度小于第一宇宙速度,A错,C 正确。
同步卫星由于与地球自转同步，且地球的万有引力提供它转动的向心力,据此可推出同步卫星一定在赤道的正上方,且距地面高度一定,即所有同步卫星的轨道半径都相同,B、D正确。
2.【解析】选B、C、D。
物体做圆周运动时，物体所受的合外力方向一定要指向圆心。
对于这些卫星而言，就要求所受的万有引力指向圆心，而卫星所受的万有引力都指向地心，所以A 选项错误，B、C选项正确；对于同步卫星来说，由于相对地球表面静止，所以同步卫星应在赤道的正上空，因此D选项正确。
3.【解析】设同步卫星的质量为m ，由万有引力等于卫星需要的向心力，得222Mm 4G m r r r T π==，解得答案： 4.【解题指南】解答本题应把握以下三点：(1)由竖直上抛运动求星球表面的重力加速度。
(2)在星球表面万有引力近似等于重力。
6.5-6.6.宇宙航行、经典力学的局限性 每课一练
6.5 宇宙航行6.6 经典力学的局限性A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟五号”飞船的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线2．2008年9月25日，我国成功发射了搭载3名宇航员的“神舟”七号飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A．等于7.9 km/sB．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C．小于7.9 km/sD．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间3．关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是() A．在发射过程中向上加速时产生超重现象B．在降落过程中向下减速时产生超重现象C．进入轨道后做匀速圆周运动，产生失重现象D．失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的关于各物理量的关系，下列说法正确的是()A．根据v＝gr，可知v A<v B<v CB．根据万有引力定律，可知卫星所受地球引力F A>F B>F CC．角速度ωA>ωB>ωCD．向心加速度a A<a B<a C5．已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T.一、选择题1．对于时空观的认识，下列说法正确的是()A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用2．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是()A．第一宇宙速度又叫环绕速度B．第一宇宙速度又叫脱离速度C．第一宇宙速度跟地球的质量无关D．第一宇宙速度跟地球的半径无关3．关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是()A．同一轨道上，质量大的卫星线速度大B．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大C．离地面越近的卫星线速度越大D．离地面越远的卫星线速度越大4．我国自行研制发射的“风云一号”、“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T1＝12 h；“风云二号”是同步卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为T2＝24 h；两颗卫星相比() A．“风云一号”离地面较高B．“风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大C．“风云一号”线速度较大D．若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空5．同步卫星的加速度为a1，运行速度为v1，地面附近卫星的加速度为a2，运行速度为v2，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a3，速度为v3，则() A．v2＞v1＞v3B．v3＞v1＞v2C．a2＞a3＞a1D．a2＞a1＞a36．(2011年高考大纲全国卷)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比()A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大7．地球同步卫星的质量为m，离地面高度为h.若地球的半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转的角速度为ω，则同步卫星所受地球对它的万有引力的大小为()A．0 B.mR2g(R＋h)2C．m 3R2gω4D．以上结果都不正确8．(2010年高考海南卷)火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍．根据以上数据，以下说法正确的是() A．火星表面重力加速度的数值比地球表面小B．火星公转的周期比地球的长C．火星公转的线速度比地球的大D．火星公转的向心加速度比地球的大9．宇宙飞船在轨道上运行，由于地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有一交点，通知宇航员某一时间飞船有可能与火箭残体相遇，宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速，脱离原轨道，关于飞船的运动，下列说法正确的是() A．飞船高度降低B．飞船高度升高C．飞船周期变小D．飞船的向心加速度变大二、非选择题10．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20 km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km，密度为1.2×1017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为多少？11．(2011年黄冈模拟)据报道，美国航空航天管理局计划在2008年10月发射“月球勘测轨道器”(LRO)，LRO每天在50 km的高度穿越月球两极上空10次．若以T表示LRO 在离月球表面高h处的轨道上做匀速圆周运动的周期，以R表示月球的半径．求：(1)LRO运行时的向心加速度a；(2)月球表面的重力加速度g.12．继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点！经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美国航天局和欧洲航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间2006年6月30日(北京时间7月1日)抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族．这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测．若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t.求：土星的质量和平均密度．参考答案1．解析：选A.牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定B 、C 、D 适用而A 不适用，所以选A.2．解析：选C.卫星在圆形轨道上运动的速度v ＝ GM r .由于r >R ，所以v < GMR＝7.9 km/s ，C 正确．3．解析：选ABC.当向上加速时超重，向下减速时(a 方向向上)也超重，故A 、B 两项正确；卫星做匀速圆周运动时，万有引力完全提供向心力，卫星及卫星内的物体皆处于完全失重状态，故C 项正确，D 说法错误，故正确答案为A 、B 、C.4．解析：选C.设地球质量为M ，卫星质量为m ，卫星做圆周运动的半径为r ，由G Mmr2＝m v 2r ＝mω2r ＝ma 得，v ∝1r ，ω∝1r3，a ∝1r 2.因为r A <r B <r C 所以v A >v B >v C ，A 错．ωA >ωB >ωC ，C 对．a A >a B >a C ，D 错．而F ∝mr2，由于三个卫星的质量关系不知，故无法确定卫星所受地球引力的大小关系，B 错．5．解析：(1)设卫星的质量为m ，地球的质量为M在地球表面附近满足G MmR2＝mg得GM ＝R 2g ①卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力 m v 21R ＝G Mm R2② ①式代入②式， 得v 1＝Rg .(2)考虑①式，卫星受到的万有引力为：F ＝G Mm (R ＋h )2＝mgR 2(R ＋h )2③由牛顿第二定律F ＝m 4π2T2(R ＋h )④③④式联立解得T ＝2πR (R ＋h )3g.答案：见解析1．答案：B2．解析：选A.第一宇宙速度又叫环绕速度，A 对，B 错．根据G Mm R 2＝m v 2R 得v ＝GMR，故环绕速度与地球的质量和半径有关，C 、D 错．3．解析：选C.由GMm r 2＝m v 2r ＝ma 可得v ＝GM r ，A 错，C 正确，D 错；由a ＝GMr2，得卫星质量m 的大小对向心加速度没有影响，B 错．4．解析：选C.因T 1<T 2，由T ＝4π2r 3GM可得r 1<r 2，A 错；由于“风云一号”的轨道半径小，所以每一时刻可观察到地球表面的范围较小，B 错；由v ＝GMr可得r 1<r 2，则v 1>v 2，C 正确；由于T 1＝12 h ，T 2＝24 h ，则需再经过24 h 才能再次同时到达该小岛的上空，D 错．5．解析：选AD.同步卫星与近地卫星在运行时向心力都完全由万有引力来提供，GMmr2＝ma ＝m v 2r ，则由v ＝ GM r 知v 2＞v 1，由a ＝GMr2知a 2＞a 1；地面上的物体随地球转动时GMmr 2－F N ＝ma ＝m v 2r，不能从这个角度与其他两个比较，但同步卫星与地球自转的角速度相同，由v ＝ω·r 及a ＝ω2·r 可知v 1＞v 3、a 1＞a 3，故本题答案为A 、D.6．解析：选D.由F ＝GMm r 2＝m v 2r 知，E k ＝12m v 2＝GMm2r，r 越大，E k 越小．r 增大，卫星在升高过程中要克服万有引力做功，引力势能增大．综上所述D 对，A 、B 、C 错．7．解析：选BC.同步卫星受到的万有引力等于其向心力，即F ＝mω2(R ＋h )①，F ＝G Mm (R ＋h )2＝mR 2g (R ＋h )2②，B 正确．由①、②得R ＋h ＝3R 2g ω2代入①得F ＝m 3R 2gω4，C 正确． 8．解析：选AB.由G Mm R 2＝mg 得g ＝G MR2，计算得火星表面的重力加速度约为地球表面的25，A 对；由G Mm r 2＝m (2πT )2R 得T ＝2πr 3GM，公转轨道半径大的周期长，B 对；周期长的线速度小，(或由v ＝GMr判断轨道半径大的线速度小)，C 错；公转向心加速度a ＝G Mr2，D 错． 9．解析：选B.当宇宙飞船加速时，它所需向心力增大，而万有引力不能相应增大，万有引力不能将飞船拉回原轨道，因此飞船做离心运动，轨道半径增大，由此知A 错误，B 正确；由式子T ＝2π r 3GM 可知，r 增大，T 增大，故C 错误；由于r 增大，则a ＝GMr2，变小，D 错误．10．解析：中子星上的第一宇宙速度即为它表面的环绕速度，由G Mmr 2＝m v 2r得v ＝GMr， 又由M ＝ρV ＝43ρπr 3代入上式得v ＝2r πGρ3＝5.8×104 km/s.答案：5.8×104 km/s11．解析：(1)由a ＝ω2r 得a ＝(R ＋h )4π2T2.①(2)设月球质量为M ，万有引力常量为G ，LRO 的质量为m ，根据牛顿第二定律，有G Mm (R ＋h )2＝ma ②由万有引力定律得G Mm ′R2＝m ′g ③由①②③式解得g ＝4π2(R ＋h )3T 2R 2.答案：(1)(R ＋h )4π2T 2 (2)4π2(R ＋h )3T 2R 212．解析：设“卡西尼”号的质量为m ，土星的质量为M .“卡西尼”号环绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律可得G Mm (R ＋h )2＝m (R ＋h )(2πT )2，其中T ＝t n 解得土星的质量为M ＝4π2n 2(R ＋h )3Gt 2又土星的体积V ＝43πR 3所以土星的平均密度ρ＝M V ＝3πn 2(R ＋h )3Gt 2R 3.答案：4π2n 2(R ＋h )3Gt 2 3πn 2(R ＋h )3Gt 2R 3。
高一下学期物理人教版6.6经典力学的局限性
普朗克 创立 量子力学
经典力学仅适用于宏观世界； 微观世界用量子力学解释。
普朗克常量： h=6.63×10-34J.s
二、经典物理学的困境
——困境三、从弱引力到强引力
牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就，但在一些问题 上也遇到了困难。例如：水星的公转轨道在不断旋进（参见 教材图6.6-1），其实际观察值要比经典力学的预言值多。 1915年，爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作出很好的解 释，同时还预言光线经过大质量星体附近时会发生偏转，且 已被观测证实。
他剖析自己的科学感受时说：
“人只有献身社会,才能找出那实 际上是短暂而又有风险的生命的意 义”!
“照亮我的道路,并不断给我新 的勇气去愉快地正视生活理想的 是善、是美、是真”。
“ 科学的头脑就是去怀疑,
去证实,
去发现的精神! ”
Albert Einstein
世纪伟人
经典时空观与相对论时空观：
经自典然时和空自观然的法 狭义相对论时空观
借助于这一实例可以清楚地知道不会有 独立存在的轨线（“路程——曲线”）； 而只有相对于特定的参考物体的轨线．
经典力学受速度限制的分析
牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间 和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果 是相同的。
牛顿力学的绝对时空观 绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，
并由于它的本性而均匀的与任何外界对象无关的 流逝着。——牛顿
则在黑暗中隐藏；
光速
上相帝对说的，让牛顿 绝对的（不变）
同时
去绝吧对！的于是一切 相对的
都被照亮。魔鬼
时间与空间 与运动说无，关让，爱绝对因的斯坦与运动有关，相对的
去吧！于是一切
质量 与运动又无回关到，黑不变暗的中。随速度增加而增大
人教版高一物理必修二 6.5宇宙航行6.6经典力学的局限性课时训练(Word版无答案)
2019-2020学年人教版物理必修二6.5宇宙航行6.6经典力学的局限性课时训练一、不定项选择题1．(多选)如图的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球作匀速圆周运动正确的是()A．卫星的轨道可能为aB．卫星的轨道可能为bC．卫星的轨道可能为cD．同步卫星的轨道只可能为b2．对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是()A．卫星上的物体不受重力作用B．实际绕行速度大于7.9 km/sC．从卫星上释放的物体将做平抛运动D．我国第一颗人造地球卫星(周期是6.48×103 s)离地面的高度比地球同步卫星离地面的高度小3．(多选)关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是()A．经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动(速度接近真空中的光速)B．狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，不适用于低速运动C．经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近真空中的光速)D．狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，也适用于低速运动4．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学中称为“行星冲日”，假定有两个地外行星A和B，地球公转周期T0＝1年，公转轨道半径为r0，A 行星公转周期T A＝2年，B行星公转轨道半径r B＝4r0，则下列说法错误的是() A．A星公转周期比B星公转周期小B．A星公转线速度比B星公转线速度大C．相邻两次A星冲日间隔比相邻两次B星冲日间隔时间长D．相邻两次A、B两星同时冲日时间间隔为2年5．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大6．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法不正确的是()A．要将卫星由圆轨道1送入圆轨道3，需要在圆轨道1的Q点和椭圆轨道2的远地点P分别点火加速一次B．由于卫星由圆轨道1送入圆轨道3点火加速两次，则卫星在圆轨道3上正常运行速度大于卫星在圆轨道1上正常运行速度C．卫星在椭圆轨道2上的近地点Q的速度一定大于7.9 km/s，而在远地点P的速度一定小于7.9 km/sD．卫星在椭圆轨道2上经过P点时的加速度一定等于它在圆轨道3上经过P点时的加速度7．在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航员A静止(相对空间舱)“站”于舱内朝向地球一侧的“地面”B上，如图所示，下列说法中正确的是() A．宇航员A不受地球引力作用B．宇航员A所受地球引力与他在地面上所受重力相等C．宇航员A与“地面”B之间无弹力作用D．若宇航员A将手中一小球无初速(相对于空间舱)释放，该小球将落到“地面”B 上8．关于地球同步通讯卫星，下列说法中正确的是()①它一定在赤道上空运行②各国发射的同步卫星轨道半径都一样③它运行的线速度一定小于第一宇宙速度④它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间A ．①②B ．①④C ．②④D ．①②③9．(多选)可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道( )A ．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面的同心圆B ．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆C ．与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D ．与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的10．(多选)地球同步卫星到地心的距离r 可以由r 3＝a 2b 2c 4π2求出．已知此表达式中a 的单位是m ，b 的单位是s ，c 的单位是m/s 2，则( )A ．a 是地球的半径，b 是地球自转的周期，c 是地球表面处重力加速度B ．a 是地球的半径，b 是同步卫星绕地球运动的周期，c 是同步卫星的加速度C ．a 是赤道的周长，b 是地球自转的周期，c 是同步卫星的加速度D ．a 是地球的半径，b 是同步卫星绕地球运动的周期，c 是地球表面处的重力加速度11．已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v 1、向心加速度大小为a 1，近地卫星的线速度大小为v 2、向心加速度大小为a 2，地球同步卫星线速度大小为v 3、向心加速度大小为a 3.设近地卫星距地面的高度不计，同步卫星距地面的高度约为地球半径的6倍．则以下结论正确的是( ) A.v 2v 3＝61 B.v 2v 3＝17 C.a 1a 3＝17D.a 1a 3＝491 12．“天宫一号”顺利升空，“神舟八号”随后飞上太空，11月3日凌晨“神八”与离地高度343 km 轨道上的“天宫一号”对接形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功，为建立太空实验室——空间站迈出了关键一步．设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动．则下列说法中正确的是( )A ．对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，可以在同一轨道上点火加速B ．对接后，“天宫一号”的运行周期大于地球同步卫星的周期C ．对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度D ．今后在“天宫一号”内工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止二、综合计算题13．如图所示，A 是地球的同步卫星．另一卫星 B 的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h .已知地球半径为R ，地球自转角速度为ωo ，地球表面的重力加速度为 g ，O 为地球中心．(1)求卫星B 的运行周期；(2)如卫星 B 绕行方向与地球自转方向相同，某时刻 A 、B两卫星相距最近(O 、B 、A 在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？14．“神舟”六号飞船发射升空时，火箭内测试仪平台上放一个压力传感器，传感器上面压着一个质量为m 的物体，火箭点火后从地面向上加速升空，当升到某一高度时，加速度为a ＝g 02，压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的1716，已知地球的半径为R ，g 0为地面附近的重力加速度，试求此时火箭离地面的高度。
高一物理同步练习题解析 6.5 宇宙航行、6.6 经典力学的局限性 (人教版必修2)
6.5 宇宙航行、6.6 经典力学的局限性同步练习题解析（人教版必修2）1．关于地球的第一宇宙速度，以下叙述正确的是（）。
A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度C．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．它是人造卫星发射时的最大速度2．关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）。
A．它的周期与地球自转周期相同B．它的周期、高度、速度大小都是一定的C．我们国家发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空3．2010年10月1日我国成功利用“长征”三号甲运载火箭将探月卫星“嫦娥”二号发射成功。
经过两次太空“刹车”，“嫦娥”二号卫星在距月球表面100千米的极月圆轨道上绕月飞行。
相比2007年10月24日发射的“嫦娥”一号（绕月运行高度为200千米，运行周期127分钟），更接近月球表面，成像更清晰。
根据以上信息，下列判断正确的是（）。
A．“嫦娥”二号环月运行时的线速度比“嫦娥”一号更小B．“嫦娥”二号环月运行时的角速度比“嫦娥”一号更小C．“嫦娥”二号环月运行的周期比“嫦娥”一号更小D．“嫦娥”二号环月运行时的向心加速度比“嫦娥”一号更小4．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1．5倍，这颗行星的第一宇宙速度约为（）。
A．16 km/s B．32 km/sC．4 km/s D．2km/s5．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。
假设火星探测器在火星表面附近的圆形轨道运行的周期为T1，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行的周期为T 2，火星质量与地球质量之比为p ，火星半径与地球半径之比为q ，则T 1与T 2之比为（ ）。
A．3pq B ．31pq C ．3p qD ．3q p6．用m 表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h 表示它离地面的高度，R 0表示地球的半径，g 0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小是（ ）。
6.6经典力学的局限性(解析版)-2019-2020学年高一物理课时同步检测(人教版必修2)
第六章曲线运动第6节经典力学的局限性(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共20小题，每小题4分，共80分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象D．经典力学认为时间和空间是分离的，没有关系【答案】BCD【解析】【分析】【详解】AB．经典力学仅适用于宏观、低速运动的物体，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不再适用了，故A错误、B正确；C．经典力学无法解释微观领域中的物质结构和能量不连续的现象，故C正确；D．经典力学中的时间和空间是绝对的，是独立于物体及其运动的，即经典力学的时间和空间与物体无关，与物体的运动无关，故D正确。
故选BCD。
2．下列说法正确的是A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B．当物体运动速度很大(接近光速)时，经典力学理论所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狹义相对论中，物体的质量随物体速度增大而减小D．牛顿的引力理论不能用于中子星表面【答案】BD【解析】【分析】【详解】A、经典力学的使用范围是宏观、低速的物体，不适用微观、高速的物体，故A错误；B、当物体运动速度很大（v→c）、引力很强、活动空间很小（微观）时，经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现了较大的偏差，虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故B正确；C、在经典力学中，物体的质量是不变的，在狹义相对论中，物体的质量随物体速度增大而最大，故选项C错误；D、密度越大的天体表面引力越强，中子星密度非常大，其表面的引力比常见的引力强得多，为强引力，牛顿的引力理论已经不能正确解决了，故D正确．【点睛】该题的关键是掌握经典力学与量子力学的区别，理解经典力学与相对论和量子力学适用范畴，要理解相对论的基本内容，理解简单的相对论原理．3．20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( ) A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律【答案】BCD【解析】【详解】人们对客观世界的认识要受到所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内不同事物的本质与规律．新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．故A 项错误，BCD正确．故选BCD。
2019_2020学年高中物理第六章第5节宇宙航行第6节经典力学的局限性练习(含解析)新人教版必修2
经典力学的局限性[随堂检测]1．(多选)关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B ．它是人造地球卫星在近地圆轨道上的绕行速度 C ．它是能使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度 D ．它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度解析：选BC.第一宇宙速度是卫星的最小发射速度，也是卫星环绕地球做圆周运动的最大绕行速度，选项A 错误，选项B 、C 正确；卫星沿椭圆轨道运行时，在近地点做离心运动，说明近地点的速度大于第一宇宙速度，选项D 错误．2．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比 ( )A ．距地面的高度变大B ．向心加速度变大C ．线速度变大D ．角速度变大解析：选A.地球的自转周期变大，则地球同步卫星的公转周期变大．由GMm （R ＋h ）2＝m 4π2T 2(R ＋h )，得h ＝3GMT 24π2－R ，T 变大，h 变大，A 正确．由GMm r 2＝ma ，得a ＝GMr2，r 增大，a 减小，B 错误．由GMm r 2＝mv 2r，得v ＝GM r ，r 增大，v 减小，C 错误．由ω＝2πT可知，角速度减小，D 错误．3．航天员王亚平在“神舟十号”飞船中进行了首次太空授课．下列关于飞船发射和在圆轨道上运行时的说法中，正确的是( )A ．飞船的发射速度和运行速度都等于7．9 km/sB ．飞船的发射速度大于7．9 km/s ，运行速度小于7．9 km/sC ．飞船比同步卫星的发射速度和运行速度都大D ．王亚平空中授课中的水球实验是在发射过程进行的解析：选B.由于飞船的轨道半径r >R (地球半径)，则发射速度大于7.9 km/s ，运行速度小于7.9 km/s ，故A 错、B 对．飞船的轨道半径比同步卫星的小，故飞船的发射速度小，运行速度大，C 错．水球实验只能在完全失重状态下完成，D 错．4．用m 表示地球通信卫星(同步卫星)的质量，h 表示它离地面的高度，R 0表示地球的半径，g 0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受地球对它的万有引力的大小为( )A ．0B ．mR 0g 0（R 0＋h ）2 C ．m 3R 20g 0ω4D ．以上结果都不正确解析：选C.选项B 中有地球表面重力加速度g 0，因此有F 万＝GMm r 2，由m ′g 0＝GMm ′R 20得GM ＝g 0R 2因此F 万＝mR 20g 0（R 0＋h ）2，故B 错．选项C 的特点是有g 0、ω0两个量，将两项G 重＝mg ，F 向＝mr ω2中的量统一到了一项中，没有距离h 、R 0量，因此结果中可设法消去(R 0＋h )一项．m (R 0＋h )ω2＝mR 20g 0（R 0＋h ）2，得R 0＋h ＝3R 20g 0ω20.又F 万＝F 向，得F 万＝m (R 0＋h )ω20＝m 3R 20g 0ω40，故C 对． 5．国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”．1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( )A ．a 2＞a 1＞a 3B ．a 3＞a 2＞a 1C ．a 3＞a 1＞a 2D ．a 1＞a 2＞a 3解析：选D.固定在赤道上的物体随地球自转的周期与同步卫星运行的周期相等，同步卫星做圆周运动的半径大，由a ＝r ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2可知，同步卫星做圆周运动的加速度大，即a 2>a 3，B 、C 项错误；由于东方红二号与东方红一号在各自轨道上运行时受到万有引力，因此有G Mmr2＝ma ，即a ＝G M r2，由于东方红二号的轨道半径比东方红一号在远地点时距地高度大，因此有a 1>a 2，A 项错误、D 项正确．[课时作业]一、单项选择题1．下列说法中正确的是( )A ．经典力学适用于任何情况下的任何物体B ．狭义相对论否定了经典力学C ．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D ．万有引力定律也适用于强相互作用力解析：选C.经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，故A 项是错误的；狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，故B 项是错误的；量子力学正确描述了微观粒子运动的规律性，故C 项是正确的；万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，故D 项是错误的．2．2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)．该卫星( )A ．入轨后可以位于北京正上方B ．入轨后的速度大于第一宇宙速度C ．发射速度大于第二宇宙速度D ．若发射到近地圆轨道所需能量较少解析：选D.同步卫星只能位于赤道正上方，A 项错误；由GMm r 2＝mv 2r知，卫星的轨道半径越大，卫星做匀速圆周运动的线速度越小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近地卫星的速度)，B 项错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，C 项错误；若发射到近地圆轨道，所需发射速度较小，所需能量较少，D 项正确．3．当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述正确的是( ) A ．在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内 B ．卫星运动速度一定等于7．9 km/sC ．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小D ．因卫星处于完全失重状态，所以在卫星轨道处的重力加速度等于零解析：选A.由于地球对卫星的万有引力提供向心力，所以球心必然是卫星轨道的圆心，A 正确．只有贴近地面做匀速圆周运动的卫星的速度才等于7.9 km/s ，其他卫星的线速度小于7.9 km/s ，B 错误．卫星绕地球做匀速圆周运动，其内部的物体处于完全失重状态，弹簧测力计无法测出其重力，地球在卫星轨道处产生的重力加速度等于其向心加速度，并不等于零，C 、D 错误．4．1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G ．则( )A ．v 1>v 2，v 1＝GM rB ．v 1>v 2，v 1>GM rC ．v 1<v 2，v 1＝GM rD ．v 1<v 2，v 1>GM r解析：选B.“东方红一号”环绕地球在椭圆轨道上运行的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，其由近地点向远地点运动时，万有引力做负功，引力势能增加，动能减小，因此v 1>v 2；又“东方红一号”离开近地点开始做离心运动，则由离心运动的条件可知G Mm r 2<m v 21r，解得v 1>GMr，B 正确，A 、C 、D 错误． 5．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b 处于地面附近的近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有( )A ．a 的向心加速度等于重力加速度gB ．b 在相同时间内转过的弧长最长C ．c 在4小时内转过的圆心角是π/6D ．d 的运动周期有可能是20小时解析：选B.对a ：GMm R 2－F N ＝ma ，又F N >0，GMm R 2＝mg ，故a <g ，A 错误；由GMm R 2＝m v 2R 得：v ＝GMR，卫星b 的轨道半径R 最小，故b 的速度最大，相同时间内转过的弧长最长，B 正确；c 为同步卫星，周期为24小时，故4小时转过的角度为2π24×4＝π3，C 错误；因d 的运动周期一定大于c 的周期，故周期一定大于24小时，D 错误．6．我国自主研制的“嫦娥三号”，携带“玉兔”月球车已实现安全软着陆．若已知月球质量为m 月，半径为R ，引力常量为G ，以下说法正确的是( )A ．若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为 R Gm 月B ．若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为2πR Gm 月C ．若在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为R 2v 202Gm 月D ．若在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所用时间为R 2v 0Gm 月解析：选C.对近月卫星，G mm 月R 2＝m v 2R，线速度v ＝Gm 月R ，周期T ＝2πRv ＝2πR 3Gm 月，选项A 、B 错误；月球表面的重力加速度g ＝Gm 月R 2，在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛的物体上升的最大高度为H ＝v 202g ＝R 2v 202Gm 月，选项C 正确；在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛的物体从抛出到落回抛出点所用时间为t ＝2v 0g ＝2v 0R2Gm 月，选项D 错误．7．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1．已知某星球的半径为r ，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的16．不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A ．grB ． 16gr C ．13gr D ．13gr 解析：选C.在星球表面附近，有m ·16g ＝m v 21r ，所以该星球的第一宇宙速度v 1＝16gr .又v 2＝2v 1，得v 2＝13gr ，故选项C 正确． 二、多项选择题8．P1、P 2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s 1、s 2做匀速圆周运动．如图所示，纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a ，横坐标表示物体到行星中心的距离r 的平方，两条曲线分别表示P 1、P 2周围的a 与r 2的反比关系，它们左端点横坐标相同．则( )A ．P 1的平均密度比P 2的大B ．P 1的“第一宇宙速度”比P 2的小C ．s 1的向心加速度比s 2的大D ．s 1的公转周期比s 2的大解析：选AC.题图中两条曲线的左端点对应的横坐标相同，表明两颗行星的半径相同，由万有引力提供向心力可得，G Mm r 2＝ma ，a ＝GM r2，由题图可知，P 1的质量大，因此P 1的平均密度大，A 项正确；第一宇宙速度v ＝GMR，因此质量大的行星第一宇宙速度大，B 项错误；由a ＝GM r 2可知，s 1的向心加速度大，C 项正确；由G Mm r 2＝mr ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2得T ＝2πr 3GM，因此同一高度处，质量大的行星的卫星公转周期小，D 项错误．9．据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是( )A ．运行速度大于7．9 km/sB ．离地面高度一定，相对地面静止C ．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D ．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等解析：选BC.由题中描述知“天链一号01星”是地球同步卫星，所以它运行的速度小于7.9 km/s ，离地面高度一定，相对地面静止，故选项A 错误，选项B 正确．由于“天链一号01星”的周期(T 同＝1天)小于月球公转的周期(T 月＝27.3天)，由ω＝2πT知，卫星绕行的角速度比月球绕地球运行的角速度大，故选项C 正确．由a ＝ω2r 知，其向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，故选项D 错误．10．“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km 的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是( )A ．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B ．如不加干预，在运行一段时间后，“天宫一号”的动能可能会增加C ．如不加干预，“天宫一号”的轨道高度将缓慢降低D ．航天员在“天宫一号”中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用解析：选BC.本题虽为天体运动问题，但题中特别指出存在稀薄大气，所以应从变轨角度入手．第一宇宙速度和第二宇宙速度为发射速度，天体运动的速度为环绕速度，均小于第一宇宙速度，选项A 错误；天体运动过程中由于大气阻力，速度减小，导致需要的向心力F n ＝mv 2r减小，做向心运动，向心运动过程中，轨道高度降低，且万有引力做正功，势能减小，动能增加，选项B 、C 正确(功和能下章讲到); 航天员在太空中受地球引力，地球引力全部提供航天员做圆周运动的向心力，选项D 错误．三、非选择题11．人们认为某些白矮星(密度较大的恒星)每秒大约自转一周(万有引力常量G ＝6．67×10－11N ·m 2/kg 2，地球半径R 约为6．4×103km)．(1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉，它的密度至少为多少？(2)设某白矮星密度约为此值，其半径等于地球半径，则它的第一宇宙速度约为多少？解析：(1)设白矮星质量为M ，半径为r ，其赤道上物体的质量为m ，则有G Mm r 2＝m 4π2T2r ，白矮星的质量为M ＝4π2r3GT2，白矮星密度为ρ＝M V ＝4π2r3GT 243πr3＝3πGT2＝3×3．146．67×10－11×1kg/m 3≈1．41×1011 kg/m 3， 即要使物体不被甩掉，白矮星的密度至少为1．41×1011kg/m 3． (2)白矮星的第一宇宙速度为：v ＝GM R＝ G ρ·43πR 3R＝43πG ρR 2 ＝43×3．14×6．67×10－11×1．41×1011×6．42×1012 m/s ＝4．02×107m/s ． 答案：(1)1.41×1011kg/m 3(2)4.02×107m/s12． 如图所示，A 是地球的同步卫星，另一卫星B 的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h．已知地球半径为R ，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g ，O 为地球中心．(1)求卫星B 的运行周期；(2)如卫星B 绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A 、B 两卫星相距最近(O 、B 、A 在同一直线上)，则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？解析：(1)由万有引力定律和向心力公式得G Mm （R ＋h ）2＝m 4π2T 2B(R ＋h ) ① G MmR2＝mg ②联立①②得T B ＝2π（R ＋h ）3gR 2． ③ (2)由题意得(ωB －ω0)t ＝2π ④ 由③得ωB ＝ gR 2（R ＋h ）3 ⑤由④⑤得t ＝2πgR 2（R ＋h ）3－ω0．答案：(1)2π（R ＋h ）3gR2(2)2πgR 2（R ＋h ）3－ω0。
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6.5 宇宙航行、6.6 经典力学的局限性同步练习题解析（人教版必修2）
1．关于地球的第一宇宙速度，以下叙述正确的是（）。
A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度
C．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D．它是人造卫星发射时的最大速度
2．关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）。
A．它的周期与地球自转周期相同
B．它的周期、高度、速度大小都是一定的
C．我们国家发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空
3．2010年10月1日我国成功利用“长征”三号甲运载火箭将探月卫星“嫦娥”二号发射成功。
经过两次太空“刹车”，“嫦娥”二号卫星在距月球表面100千米的极月圆轨道上绕月飞行。
相比2007年10月24日发射的“嫦娥”一号（绕月运行高度为200千米，运行周期127分钟），更接近月球表面，成像更清晰。
根据以上信息，下列判断正确的是（）。
A．“嫦娥”二号环月运行时的线速度比“嫦娥”一号更小
B．“嫦娥”二号环月运行时的角速度比“嫦娥”一号更小
C．“嫦娥”二号环月运行的周期比“嫦娥”一号更小
D．“嫦娥”二号环月运行时的向心加速度比“嫦娥”一号更小
4．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1．5倍，这颗行星的第一宇宙速度约为（）。
A．16 km/s B．32 km/s
C．4 km/s D．2km/s
5．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。
假设火星探测器在火星表面附近的圆形轨道运行的周期为T1，神舟飞船在地球表面
附近的圆形轨道运行的周期为T 2，火星质量与地球质量之比为p ，火星半径与地球半径之比为q ，则T 1与T 2之比为（ ）。
A
B
C
D
．
6．用m 表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h 表示它离地面的高度，R 0表示地球的半径，g 0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小是（ ）。
A ．等于0
B ．等于200
2
0()
mR g R h + C
．等于 D ．以上结果均不对
7．如图所示，有A 、B 两颗行星绕同一恒星O 做圆周运动，运转方向相同，A 行星的周期为T 1，B 行星的周期为T 2，在某一时刻两行星第一次相遇即两行星相距最近，则（ ）。
A ．经过时间t ＝T 1＋T 2两行星将第二次相遇
B ．经过时间12
21
T T t T T =
-两行星将第二次相遇
C ．经过时间12
2
T T t +=两行星第一次相距最远 D ．经过时间12
212()
TT t T T =
-两行星第一次相距最远
8．1975年11月26日，我国首次成功发射返回式遥感卫星，在太空正常运行3天，取得了珍贵的对地遥感资料后，按预定计划返回地面，成为世界上继美国、前苏联之后第三个掌握卫星返回技术和空间遥感技术的国家。
若此遥感探测卫星在距地球表面高度为h 处绕地球转动，地球质量为M ，地球半径为R ，探测卫星质量为m ，万有引力常量为G ，试求：
（1）遥感卫星的线速度；
（2）遥感卫星的运转周期。
9．宇航员在某星球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h 。
已知该星球的半径为R ，且物体只受该星球引力作用。
（1）求该星球表面的重力加速度。
（2）如果要在这个星球上发射一颗贴近它表面运行的卫星，求该卫星做匀速圆周运动的线速度和周期。
答案与解析
1. 答案：BC
2. 答案：ABD
3. 答案：C
4. 答案：A
5. 答案：D
解析：根据万有引力定律可知：
211211
2Gm m m r r T π=（），2
222
222Gm m m r r T π=（）
，解得12T =
22T =
由此可得：12T T = 题中已知12m p m =，12r q r =，
故12T T =。
6. 答案：BC
解析：根据万有引力定律，有2
0()Mm
F G
R h =+
又因为2
00GM R g =，所以200
2
0()mR g F R h =+
地球对通信卫星的万有引力提供卫星的向心力，所以2002
0()()
Mm
G
m R h R h ω=++，2300GM R h ω=+（）。
又因2
00GM R g =
，所以有0R h +=
因而0
F m ω=
7. 答案：BD
解析：两行星同时绕一恒星做匀速圆周运动时，轨道半径越小，其周期越小，角速度越大，运行越快。
从第一次相遇到第二次相遇，A 比B 多运动一周，设时间为t 1，则有
11
12
1t t T T -=，可得12121T T t T T =-。
从第一次相遇到第一次相距最远，A 比B 多运动半周，设
时间为t 2，则有
22121
2
t t T T -=，可得122212()T T t T T =-，故选B 、D 。
8. 答案：（1
（2
）2(R h π+解析：（1）根据2
2
()Mm v G m R h R h =++
得v = （2）根据2
224()()Mm G
m R h R h T π=++得
2(T R h π=+。
9. 答案：（1）202v h
（2
）v
0解析：（1）由抛体运动知识202v h g =得2
02v g h
=。
（2）由22
2
2()GMm mv m R mg R R T
π===，
得v v =
=
T=22==。