“2020粤教版高中物理必修2第3章第3节飞向太空同步练习3

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新教材高中物理第三章第三节万有引力定律的应用课后提升训练粤教版必修第二册(含答案)

新教材高中物理粤教版必修第二册：第三章第三节A 组·基础达标1．火星的质量和半径分别约为地球的110和12，地球表面的重力加速度为g ，则火星表面的重力加速度约为( )A ．0.2gB ．0.4gC ．2.5gD ．5g【答案】B 【解析】在星球表面有mg ＝GMm R 2，设火星表面的重力加速度为g 火，则g 火g＝M 火R 2地M 地R 2火＝0.4，B 正确． 2．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350 km ，“神舟八号”的运行轨道高度为343 km ．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【答案】B 【解析】由G Mm r 2＝mrω2＝m v 2r ＝mr 4π2T2＝ma ，得v ＝GMr ，ω＝GM r 3，T ＝2πr 3GM ，a ＝GMr2，由于r 天>r 神，所以v 天<v 神，ω天<ω神，T 天>T 神，a 天<a 神，B 正确． 3．登上火星是人类的梦想，地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比( )A B ．火星做圆周运动的加速度较小 C ．火星表面的重力加速度较大 D ．火星公转的线速度比地球的大【答案】B 【解析】由题中表格数据知，火星的轨道半径比地球的大，根据开普勒第三定律知，火星的公转周期较大，A 错误；对于任一行星，设太阳的质量为M ，行星的轨道半径为r ，根据G Mm r 2＝ma ，得加速度 a ＝GM r2，则知火星做圆周运动的加速度较小，B 正确；在行星表面，由g ＝GM R 2，故火星表面的重力加速度较小，C 错误；由G Mm r 2＝m v 2r得v ＝GMr，火星轨道半径大，线速度小，D 错误．4．木星是绕太阳公转的行星之一，而木星的周围又有卫星绕木星公转．如果要通过观测求得木星的质量，需要测量的物理量是(已知引力常量为G )( )A ．木星绕太阳公转的周期和轨道半径B ．木星绕太阳公转的周期和环绕速度C ．卫星绕木星公转的周期和木星的半径D ．卫星绕木星公转的周期和轨道半径【答案】D 【解析】根据万有引力提供圆周运动的向心力可知G mM r2＝ma ，根据表达式可以求出中心天体的质量．木星绕太阳公转的周期和轨道半径可以计算中心天体太阳的质量，因为木星是环绕天体，故不能计算木星的质量，A 、B 错误；卫星绕木星公转的周期和木星的半径，已知木星的半径但不知道卫星轨道半径就不能求出卫星的向心力，故不能求出中心天体木星的质量，C 错误；卫星绕木星公转的周期和轨道半径，根据G mM r 2＝mr ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2，已知T 和r 可以求出木星的质量，D 正确．5．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径为地球绕太阳运动半径的120，该中心恒星与太阳的质量之比约为( )A ．110B ．1C ．5D ．10【答案】B 【解析】根据万有引力提供向心力，有G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，可得M ＝4π2r3GT 2，所以恒星质量与太阳质量之比为M 恒M 太＝r 3行T 2地r 3地T 2行＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1203×⎝ ⎛⎭⎪⎫36542≈1，B 正确．6．已知引力常量G 、月球中心到地球中心的距离R 和月球绕地球运行的周期T ．假设地球是一个均匀球体，那么仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有( )A ．月球的质量B ．地球的质量C ．地球表面的重力加速度D ．地球的密度【答案】B 【解析】万有引力提供环绕天体的向心力，此式只能计算中心天体的质量，B 正确．7．假如地球自转角速度增大，下列说法正确的是( ) A ．放在赤道地面上物体的万有引力增大 B ．放在赤道地面上物体的重力减小 C ．放在两极地面上物体的重力减小 D ．“一昼夜”时间不变【答案】B 【解析】地球的质量和半径都没有变化，地面上的物体的万有引力大小保持不变，放在赤道上的物体，其重力和向心力的合力等于物体受到的万有引力，而万有引力不变，地球转速增加时物体所需向心力增大，故物体的重力将减小，在两极点上的物体转动半径为0，转动所需向心力为0，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加对两极地面上的物体的重力没有影响，A 、C 错误，B 正确；根据自转周期T ＝2πω可知，自转角速度增大，则一昼夜的时间周期T 变小，D 错误．8．地球北极点的重力加速度为g ，若在北极点水平抛出一个质量为2 kg 的物体，物体刚好不再落回地面，而绕地球中心做匀速圆周运动，则该物体的向心加速度为( )A ．gB ．2gC ．3gD ．4g【答案】A 【解析】物体刚好不再落回地面，而绕地球中心做匀速圆周运动，物体受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律得GMmR 2＝ma ，地球北极点的重力加速度为g ，万有引力等于重力，GMmR 2＝mg ，解得a ＝g ，故A 正确，B 、C 、D 错误． 9．航天员站在某一星球上，将一个小球距离星球表面h 高度处由静止释放使其做自由落体运动，经过t 时间后小球到达星球表面．已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，则下列正确的是( )A ．该星球的质量为2hR2Gt2B ．该星球表面的重力加速度为h2t2C ．该星球表面附近绕行的卫星(匀速圆周)的速度为2hRt2D ．通过题中数据无法确定该星球的密度【答案】A 【解析】设该星球的重力加速度为g ，则根据自由落体运动规律h ＝12gt 2，得g ＝2h t 2，故B 错误；根据在表面重力等于万有引力GMm R 2＝mg ，可以得到M ＝gR 2G ＝2hR2Gt2，故A正确；根据GMm R 2＝mg ＝m v 2R得v ＝gR ＝2hRt 2，故C 错误；根据密度公式ρ＝M V ＝2hR2Gt243πR3＝3h2G πRt2，故D 错误． B 组·能力提升10．(多选)(2022年清远质检)北京时间2023年5月30日16时29分，“神舟十六号”载人飞船成功对接于空间站“天和”核心舱径向端口，3名航天员随后从载人飞船进入空间站的“天和”核心舱．已知核心舱距地球的高度为h ，绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v ，地球的半径为R ，引力常量为G ，把地球看成质量分布均匀的球体，球体的体积公式V ＝4πr 33(r 为球体的半径)，不考虑地球自转的影响．下列说法正确的是( )A ．地球的质量为v 2(R ＋h )GB ．核心舱转动的角速度为v RC ．地球表面的重力加速度大小为G(R ＋h )2D ．地球的密度为3v 2(R ＋h )4πGR3【答案】AD 【解析】设地球的质量为M ，核心舱的质量为m ，根据万有引力提供向心力有GMm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h ，可得M ＝v 2(R ＋h )G ．由公式M ＝ρV 可得，地球的密度为ρ＝M V＝3v 2(R ＋h )4πGR 3，A 、D 正确；根据公式v ＝ωr 可得，核心舱转动的角速度为ω＝v r ＝vR ＋h ，B 错误；根据题意，设地球表面物体的质量为m 1，由万有引力等于重力有GMm 1R 2＝m 1g ，又有M ＝v 2(R ＋h )G 可得g ＝v 2(R ＋h )R 2，C 错误． 11．设想“嫦娥一号”登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，飞船发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度v 0 抛出一个小球，测得小球经时间t 落回抛出点．已知月球半径为R ，引力常量为G ，月球质量分布均匀．求：(1)月球表面的重力加速度． (2)月球的密度．【答案】(1)2v 0t (2)3v 02πRGt【解析】(1)根据竖直上抛运动的特点可知v 0－12gt ＝0，所以g ＝2v 0t．(2)设月球的半径为R ，月球的质量为M ，则 GMmR 2＝mg ，体积与质量的关系M ＝ρV ＝43πR 3·ρ，联立得ρ＝3v 02πRGt．。

“2020粤教版高中物理必修2第3章第3节飞向太空同步练习1

飞向太空同步练习 1.若已知行星绕太阳公转的半径为r ，公转的周期为T ，万有引力恒量为G ，则由此可求出（） A.某行星的质量 B.太阳的质量 C.某行星的密度 D.太阳的密度答案：B 根据万有引力充当行星的向心力，得GMm /r 2=m ·4π2r /T 2，所以太阳的质量为M =4π2r 3/GT 2. 要求太阳的密度还需要知道太阳的半径，根据行星绕太阳的运动，既不能求行星的质量也不能求行星的密度. 2.已知下面的哪组数据，可以算出地球的质量M 地（引力常量G 为已知）（） A.月球绕地球运动的周期T 及月球到地球中心的距离R 1 B.地球绕太阳运行周期T 2及地球到太阳中心的距离R 2C.人造卫星在地面附近的运行速度v 3和运行周期T 3D.地球绕太阳运行的速度v 4及地球到太阳中心的距离R 4 答案：AC 要求地球的质量，应利用围绕地球的月球、卫星的运动，根据地球绕太阳的运动只能求太阳的质量，而不能求地球的质量，B 、D 选项错.设地球质量为M ，卫星或月球的轨道半径为R ，则有G 2RMm =m 22π4T R 所以，地球的质量为M 232π4GT R 再由v =T π2R 得R =π2vT ，代入上式得M =G T v π23 所以AC 选项正确. 3.若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T 和R ，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t 和r ，则太阳质量与地球质量之比地日M M 为（） A.R 3t 2/r 3T 2 B.R 3T 2/r 3t 2 C.R 3t 2/r 2T 3 D.R 2T 3/r 2t 3 答案：A 无论地球绕太阳公转还是月球绕地球公转，统一的公式为GMm /R 2=m ·4π2R /T 2 即 M ∝R 3/T 2，所以地日M M =2323T r t R . 4.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的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 =mv 2/r ，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C.根据公式F =GMm /r 2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4 D.根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到思路导引 ←可求中心天体的质量.←G 2RMm =m r v 2 =mr ·ω2=mr （T π2）2.←M ∝23TR .←环绕速度v 可由G 2rMm =m r v 2得v =r GM .原来的2/2答案：CD 卫星绕地球做圆周运动时，地球对卫星的吸引力提供卫星做圆周运动的向心力，由F 向=G 2r Mm 知，卫星的轨道半径增大到原来的2倍，向心力减小到原来的41，C 选项正确，根据G 2rMm =m r v 2，得v =r GM . 所以，卫星的轨道半径增大到原来的2倍，线速度减小到原来的22，D 选项正确. 由于随着半径r 的变化，角速度和线速度都要变化，所以不能根据v =ωr 和F =m R v 2得v ∝r 及F ∝r1，故A 、B 选项均错. 5.近地卫星线速度为7.9 km/s ，已知月球质量是地球质量的1/81，地球半径是月球半径的3.8倍，则在月球上发射“近月卫星”的环绕速度约为（） A.1.0 km/s B.1.7 km/s C.2.0 km/s D.1.5 km/s 答案：B 卫星在地球（月球）表面附近绕地球（月球）做匀速圆周运动，向心力为地球（月球）对卫星的吸引力，则 G 2RMm =m R v 2近地（月）卫星的线速度为 v =R GM 近月卫星与近地卫星的线速度之比为 12v v =2112R M R M =1.88.3=0.22 所以近月卫星的线速度为v 2=0.22v 1=0.22×7.9 km/s=1.7 km/s 选项B 正确. 6.如图3－2－3所示，a 、b 、c 是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（）图3－2－3 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 的线速度答案：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.←近地（月）卫星的线速度由G 2R Mm =m R v 2得v =R GM . 其中M 为地（月）球的质量；R 为地（月）球的半径.←（1）行星、人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期都跟轨道半径有关，跟行星、人造地球卫星自身的质量无关.（2）遇到行星、人造地球卫星运行问题，天体质量计算问题，只要写出基本规律：GMm /R 2=ma 向=mv 2/R =mRω2=mR （2π/T ）2就能找出解题思路.（3）卫星离地面越高，其线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度越小.由GMm /r 2=ma 得a =GM /r 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=4π2mr /T 2得T =2πGM r /3 即人造地球卫星运动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=mv 2/r 得v =r GM 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. 所以正确选项为ABD. 7.一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，其运行速度是地球第一宇宙速度的_______倍. 答案：22 由G 2)2(R Mm =m R v 22墨，得v 星=R GM 2，而第一宇宙速度为近地轨道卫星的线速度，由G 2RMm =m R v 2，v =R GM ，故卫星的速度是第一宇宙速度的22倍. 8.两个行星质量分别为m 1和m 2，绕太阳运行的轨道半径分别是r 1和r 2，求：（1）它们与太阳间的万有引力之比；（2）它们的公转周期之比. 答案：（1）设太阳质量为M ，由万有引力定律得：两行星与太阳间的万有引力之比为 21F F =222211r Mm G r Mm G =212221r m r m . （2）两行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，则有G 2r Mm =m （T π2）2r ，所以行星绕太阳运动的周期为T =2πGM r 3，则两行星绕太阳的公转周期之比为21T T =3221r r . 9.要抓住角速度相等的物点，“双量”做圆周运动的和心力是它们间的万有引力，宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不致因万有引力的作用吸引到一起. （1）试证它们轨道半径之比、线速度之比都等于质量之反比. （2）设二者的质量分别为m 1和m 2，二者相距L ，试写出它们角速度←第一宇宙速度由G 2RMm =m R v 2得v =R GM ，R 为地球半径，而h =2R .←（1）在中学物理中解决天体运动问题，通常把天体的运动看作匀速圆周运动，天体运动的向心力由万有引力提供.根据万有引力定律和向心力的有关公式列出方程，即可求解.请同学们做一做.（2）本题第（2）问还可根据开普勒第三定律求解，请同学们做一做.←关于“双星”问题及类似“双星”问题，要抓住角速度相等的特点，“双星”做圆周运动的向心力是它们间的万有引，即它们的向心力也是大小相同的，还应注意，“双星”做圆周运动的圆心是它们连线上的一点，所以“双星”做匀速圆周运动.的表达式.答案：两天体做圆周运动的角速度ω一定相同，二者轨迹圆的圆心为O ，圆半径分别为R 1和R 2，如图3－2－4所示.（1）对两天体，由万有引力定律可分别列出Gm 1m 2/L 2=m 1R 1ω2①Gm 1m 2/L 2=m 2R 2ω2②图3－2－4 所以R 1/R 2=m 2/m 1 因为v =ωr ，v ∝R 所以v 1/v 2= R 1/R 2= m 2/m 1 （2）由①式得22L Gm =R 1ω2③ 由②式得21L Gm =R 2ω2④ ③式与④式相加化简得 ω=321/)(L m m G +. 10.某人在一星球上以速度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 ，求此星球上的第一宇宙速度. 答案：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 =tv 2 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 =Rmv 21. 该星球表面的第一宇宙速度为 v 1=gR =tvR 2.←求第一宇宙速度时，一定要明确卫星在地球（星球）表面附近绕地球（星球）做圆周运动时的线速度为第一宇宙速度.这时卫星运动的轨道半径为地球（星球）的半径，向心加速度为地球（星球）表面的重力加速度. 拓展练习1.在地球赤道上的A 处静止旋转一个小物体.现在设想地球对小物体的万有引力突然消失，则在数小时内，小物体相对于A 点处的地面来说，将A.水平向东飞去B.原地不动，物体对地面的压力消失C.向上并渐偏向西方飞去D.向上并渐偏向东方飞去答案：C2.目前的航天飞机的飞行轨道都是近地轨道，一般在地球上空300～700 km 飞行，绕地球飞行一周的时间为90 min 左右.这样，航天飞机里的宇航员在24 h 内可以见到日落日出的次数应为A．0.38 B．１Ｃ．2.7 D．16答案：D3.中子星是恒星演变到最后的一种存在形式.(1)有一密度均匀的星球，以角速度ω绕自身的几何对称轴旋转.若维持其赤道表面物质不因快速旋转而被甩掉的力只有万有引力，那么该星球的密度至少要多大？(2)蟹状星云中有一颗中子星，它每秒转30周，以此数据估算这颗中子星的最小密度；(3)若此中子星的质量约等于太阳的质量(2×1030 kg)，试问它的最大可能半径是多少？答案：(1)ρ=3ω2/4πG (2)1.27×1014 kg/m3(3) 1.56×105 m。

物理粤教版必修2 第三章第三节飞向太空课堂练习 Word版含解析

1．(双选)用三级火箭发射人造地球卫星，在第一级火箭燃料燃尽后第二级火箭点火，并自动脱掉第一级火箭的笨重外壳，这样做的好处是( )A ．使第二级火箭推动的质量减小，获得更大的加速度B ．使卫星达到同样的速度，减少发射使用的燃料C ．使第二级火箭发动机的推力更大D ．方便火箭外壳回收再利用解析：选AB.火箭发动机的推力是喷出气体的反作用力，与火箭质量无关．由a ＝F m知，第一级火箭脱掉后，m 减小，加速度增大，达到同样的速度可以减少燃烧的燃料，故A 、B 正确，C 、D 错误.2．(单选)2013年6月，我国已经完成了“神舟十号”的发射，以后我国的宇宙飞船的载员人数及航天员在太空中停留的时间都要增加．其中，航天员在轨道舱中进行体育锻炼将是一个必不可少的环节．下列器材最适合航天员在轨道舱中锻炼时使用的是( )A ．哑铃B ．弹簧拉力器C ．单杠D ．徒手跑步机解析：选B.在失重状态下，航天员使用哑铃、单杠及徒手跑步机将起不到锻炼的效果．3．(单选) 发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道．发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图所示，这样选址的优点是，在赤道附近( )A ．地球的引力较大B ．地球自转线速度较大C ．重力加速度较大D ．地球自转角速度较大解析：选B.卫星在地球上随地球一起自转的速度在赤道附近最大，沿其自转方向发射，可节省很多能量，发射更易成功．4．(单选)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.本题应抓住同步卫星与地球自转周期相同这一特征，结合万有引力定律和牛顿第二定律进行求解．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． B ．由GMm r 2＝ma ，得a ＝GM r2，r 增大，a 减小，B 错误． C ．由GMm r 2＝m v 2r ，得v ＝ GM r，r 增大，v 减小，C 错误． D ．由ω＝2πT可知，角速度减小，D 错误． 5．(1)一地球卫星高度等于地球半径，用弹簧秤将一物体悬挂在卫星内，物体在地球表面受的重力为98 N ，则它在卫星中受地球引力为________N ，物体的质量为______kg ，弹簧秤的读数为________N.(2)第一个进入载人飞船，绕地球飞行一周，然后重返大气层的宇航员是________，我国第一个进入太空的宇航员是________．我国第一个在太空出舱活动的宇航员是____________．解析：物体距地心为2R 0，引力为地面引力的14，即24.5 N ，物体质量不变m ＝98 N 9.8 m/s 2＝10 kg ，此时引力全部充当向心力，弹簧秤上读数为零．答案：(1)24.5 10 0 (2)加加林杨利伟翟志刚。

高中物理3.3飞向太空每课一练粤教版必修2

训练3 飞向太空[概念规律题组]1． (双选)在地球的圆形轨道上有某一同步卫星正在运行，则下列说法正确的是 ( )A ．卫星的重力小于在地球表面时受到的重力B ．卫星处于完全失重状态，所受重力为零C ．卫星离地面的高度是一个定值D ．卫星相对地面静止，处于平衡状态2． (双选)已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常数为G .有关地球同步卫星，下列表述正确的是( ) A ．卫星距离地面的高度为 3GMT 24π2 B ．卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C ．卫星运行时受到的向心力大小为G Mm R2D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度3． (单选)宇宙飞船在绕地球的圆轨道上运行时，宇航员释放一探测仪器，该仪器离开飞船后的运动情况为 ( ) A ．继续和飞船一起沿轨道运行B ．做平抛运动落向地球C ．由于惯性沿轨道切线方向飞出做匀速直线运动而远离地球D ．做自由落体运动而落向地球4． (单选)已知地球同步卫星的轨道半径是地球半径的k 倍，则( )A ．第一宇宙速度是同步卫星运行线速度的k 倍B ．第一宇宙速度是同步卫星运行线速度的k 倍C ．地球表面附近的重力加速度是同步卫星向心加速度的k 倍D ．地球表面附近的重力加速度是同步卫星向心加速度的k 倍5． (单选)人造地球卫星在运行中，将携带的火箭沿线速度的反方向喷火，喷火后在新的轨道上仍能做匀速圆周运动，则( ) A ．a 减小，T 增大，r 减小B ．T 减小，a 减小，r 减小C ．r 增大，a 减小，T 增大D．r增大，a增大，T减小[方法技巧题组]6． (双选)我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是( ) 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7． (双选)如图1所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则( )A．b所需向心力最小B．b、c的周期相等且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度图1 D．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度8． (单选)设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为R，土星绕太阳运动的周期为T，引力常数G已知，根据这些数据能够求出的物理量是( )①土星线速度的大小②土星向心加速度的大小③土星的质量④太阳的质量A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③9． (单选)宇宙飞船正在轨道上运行，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，于是通知宇航员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，最终在新轨道上稳定运行．关于飞船在此过程中的运动，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10．(单选)如图2所示，“嫦娥一号”探月卫星被月球捕获后，首先稳定在椭圆轨道Ⅰ上运动，其中P、Q两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月球做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，则( )A．卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的速度大于Q点的速度B．卫星沿轨道Ⅰ运动，在P点的加速度小于Q点的加速度C．卫星分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ运动到P点的加速度不相等D．卫星要从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，须在P点加速11．(单选)为了对火星及其周围的空间环境进行监测，我国发射了第一颗火星探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常数为G.仅利用以上数据，可以计算出( ) A．火星的密度和火星表面的重力加速度B．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C．火星的半径和“萤火一号”的质量D．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力[创新应用]12．2013年4月26日12时13分我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，将“高分一号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道．这是我国重大科技专项高分辨率对地观测系统的首发星．设“高分一号”轨道的离地高度为h，地球半径为R，地面重力加速度为g，求“高分一号”在时间t内，绕地球运转多少圈？答案1．AC 2．BD 3．A 4．B 5．C 6．BC 7．AB 8．B 9．B 10．A 11．A12.t2πgR2R＋h3。

【高中】2020粤教版高中物理必修2第三章第三节飞向太空

【关键字】高中第三节飞向太空课前自主预习1. 火箭发射的基本原理：火箭是利用自身携带的燃料燃烧后急速喷出的气体产生的，推动火箭前进，使火箭发射升空的。

2. 火箭发射的工作过程：在现在技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭，一般用。

火箭起飞时，火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进；当这一级的燃料后，火箭开始工作，并自动脱离第一级火箭的外壳；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步，以此类推，最终达到所需要的速度。

3. 同步卫星发射的两种方式（1）直线发射：由火箭把卫星发射到3600km的赤道上空，然后做900转折飞行，使卫星加入轨道。

（2）变轨发射：先把卫星发射到高度为200—300km的圆形轨道上，这条轨道叫停泊轨道；当卫星穿过赤道平面时，末级火箭点火工作，使卫星加入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在赤道上空3600km处，这条轨道叫转移轨道；当卫星到达远地点时，再开动卫星上的发动机，使之加入同步轨道，也叫静止轨道。

4.5.1962年美国发射：“水手2号”探测器“金星”1989年美国发射：“伽利略号”探测器飞行6年“ ”1997年美国发射：“卡西尼号”探测器飞行7年“土星” （2004.7.1）2003年美国发射：“勇气号”和“机遇号” 飞行7个月“ ” （2004.1.4）和（2004.4.24）6.我国的航天成就1956年10月8日，我国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立.1958年4月，开始兴建我国第一个运载火箭发射场。

1964年7月19日，我国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功，我国的空间科学探测迈出了第一步。

11968年4月1日，我国航天医学工程研究所成立1970年4月24日,第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功1975年11月26日，首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回1979年，远望1号航天测量船建成并投入使用1985年，我国正式宣布将长征系列运载火箭投入国际商业发射市场。

高中物理 3.3飞向太空练习粤教版必修2

第三节飞向太空一、单项选择题1．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【答案】A【解析】地球卫星的第一宇宙速度又叫环绕速度，A 对，B 错．由GMm R 2＝m v 2R 得v ＝ GM R ，因此C 、D 都错．2．宇宙飞船在半径为R 1的轨道上运行，变轨后的半径为R 2，R 1＞R 2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的( )A ．线速度变小B ．角速度变小C ．周期变大D ．向心加速度变大【答案】D【解析】万有引力提供向心力，则GM m R 2＝mRω2＝mv 2R ＝mR ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2＝ma ，v ∝1R 、ω∝1R3、T ∝R 3、a ∝1R2，v 变大，A 错；ω变大，B 错；T 变小，C 错；a 变大，D 对． 3．地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及这两颗人造地球卫星到地球中心的距离可能是( )A ．一人在南极，一人在北极；两卫星到地球中心的距离一定相等B ．一人在南极，一人在北极；两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍【答案】C【解析】同步卫星由于其绕地球转动周期与地球的自转周期相同，根据万有引力定律和匀速圆周运动的规律，G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ，可知其轨道半径是唯一确定的，即它们与地面的高度是相同的，所以，C 正确．4．当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，下列说法正确的是( )A ．在同一轨道上，卫星质量越大，运动速度越大B ．同质量的卫星，轨道半径越大，向心力越大C ．轨道半径越大，运动周期越大D ．轨道半径越大，运动速度越大【答案】C二、双项选择题5．人造卫星进入轨道做匀速圆周运动时，卫星内的物体将( )A ．处于完全失重状态，所受万有引力为零B ．处于完全失重状态，但仍受到万有引力的作用C ．所受的万有引力就是维持它随卫星一起做匀速圆周运动所需的向心力D ．处于平衡状态，合外力为零【答案】BC【解析】做匀速圆周运动的卫星，万有引力完全为向心力，卫星及卫星内的物体处于完全失重状态，故A 、D 错，B 、C 对．6．假如一颗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 ＝mv 2r 可知卫星所需的向心力将减小到原来的12C ．根据公式F ＝G Mm r 2可知地球提供的向心力将减小到原来的14D ．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22【答案】CD【解析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有G Mm r 2＝m v 2r ，得v ＝GM r ，所以当轨道半径加倍时，引力变为原来的14，速度变为原来的22倍，故选项C 、D 正确．7．据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经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【答案】BC【解析】本题综合考查了卫星和同步卫星的有关知识、应用万有引力定律解题的基本思路，及向心加速度的概念.7.9 km/s 是人造卫星的第一宇宙速度，是近地卫星的运转速度，也是人造卫星的最大运行速度，所以同步卫星的运行速度小于7.9 km/s ，A 项错误；根据G Mm R ＋h 2＝m 4π2T 2(R ＋h )得：卫星的高度h ＝GMT 24π2－R ，由于同步卫星的周期T (等于地球自转周期)确定，所以高度确定，B 项正确．同步卫星的周期(1天)比月球运转的周期(约28天)小，所以同步卫星比月球的角速度大，C 项正确；地球赤道上的物体和卫星的角速度相同，但半径不同，根据a ＝ω2r 知，卫星的向心加速度大，D 项错误．易错点在D 项．要正确解答需明确静止在赤道上的物体的向心力不是万有引力，而是重力和支持力的合力，不能根据G Mm r2＝ma 来比较物体和卫星的向心加速度．要找出赤道上物体和卫星的共性——角速度相等，从而正确解题．8．两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，周期之比为T A ∶T B ＝1∶8，则轨道半径之比和运动速度之比分别为( )A ．R A ∶RB ＝4∶1 B ．R A ∶R B ＝1∶4C ．v A ∶v B ＝1∶2D ．v A ∶v B ＝2∶1【答案】BD 【解析】由T 2R 3＝K 得：R A ∶R B ＝1∶4，又v ＝ GM R，所以v A ∶v B ＝2∶1. 9．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【答案】AB【解析】根据万有引力等于重力表示出重力加速度，再去进行比较．研究火星和地球绕太阳公转，根据万有引力提供向心力，列出等式再去进行比较．AB 正确．。

粤教版高中物理必修2同步习题：3.3飞向太空含试卷分析详解

第三章第三节飞向太空1．月球探测器在环绕月球运行过程中，轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时( )A．r、v都略微减小B．r、v都将保持不变C．r略微减小，v略微增大D．r略微增大，v略微减小2．人造卫星在太空绕地球运行时，若天线偶然折断，天线将( )A．继续和卫星一起沿轨道运行B．做平抛运动，落向地球C．由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动D．做自由落体运动，落向地球3．宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站( ) A．只能从较低轨道上加速B．只能从较高轨道上加速C．只能从与空间站同一高度轨道上加速D．无论在什么轨道上，只要加速都行4．(多选)人造卫星进入轨道做匀速圆周运动时，卫星内的物体将( )A．处于完全失重状态，所受万有引力为零B．处于完全失重状态，但仍受到万有引力的作用C．所受的万有引力就是维持它随卫星一起做匀速圆周运动所需的向心力D．处于平衡状态，合外力为零5．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比( )A．轨道半径变小B．向心加速度变小C．线速度变小D．角速度变小6．“神舟十一号”与“天宫二号”已成功实现自动交会对接．如果对接前“神舟十一号”和“天宫二号”在同一轨道上运动，若“神舟十一号”与前面的“天宫二号”对接，“神舟十一号”为了追上“天宫二号”，可采用的方法是( )A．“神舟十一号”加速追上“天宫二号”，完成对接B．“神舟十一号”从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上“天宫二号”完成对接C．“神舟十一号”加速至一个较高轨道再减速追上“天宫二号”完成对接D．无论“神舟十一号”如何采取措施，均不能与“天宫二号”对接7．(多选)人们离开大气层，进行航天飞行所需的运载工具可以是( )A．喷气式飞机B．火箭C．直升机D．航天飞机8．(多选)“神舟十号”飞船与“天宫一号”实施交会对接，“神舟十号”在追赶“天宫一号”的过程中，飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行的周期约为90分钟，下列判断正确的是( )A．飞船变轨前后的线速度相等B．飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C．飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度9． (多选)假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法正确的是( )A．飞船在轨道Ⅰ上经过P点时的速度大于飞船在轨道Ⅱ上经过P点时的速度B．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度C．飞船在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动的周期跟飞船返回地球的过程中绕地球以与轨道Ⅰ同样的轨道半径运动的周期相同答案1C 2A 3A 4BC 5A 6B 7BD 8BC 9BC。

高中物理基础知识篇第三章第三节飞向太空同步练测粤教版必修2

3.3 飞向太空建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共50分）1. 在轨道上运行的人造地球卫星的天线突然折断，天线将（）Ａ.做自由落体运动Ｂ.做平抛运动Ｃ.沿原轨道的切线运动Ｄ.相对卫星静止，和卫星一起在原轨道上绕地球运动2. 某一颗人造同步卫星距地面高度为，设地球半径为，自转周期为，地面处的重力加速度为，则该同步卫星线速度的大小为（）Ａ. Ｂ.Ｃ. Ｄ．3. 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相切于点，轨道2、3相切于点，如图１所示．则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）Ａ.卫星在轨道３上的速率大于在轨道１上的速率Ｂ.卫星在轨道３上的角速度小于在轨道1上的角速度Ｃ.卫星在轨道１上经过Ｑ点时的加速度大于它在轨道2上经过点时的加速度Ｄ.卫星在轨道２上经过Ｐ点时的加速度等于它在轨道3上经过点时的加速度 4. 人造卫星由于受大气阻力，轨道半径逐渐减小，则线速度和周期的变化情况为（）Ａ.线速度增大，周期增大Ｂ.线速度增大，周期减小Ｃ.线速度减小，周期增大Ｄ.线速度减小，周期减小5. 地球同步卫星离地心的距离为，运行速度为，加速度为，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为，第一宇宙速度为，地球半径为，则以下式子正确的是（）Ａ. Ｂ. Ｃ. Ｄ.6. 我们在推导第一宇宙速度时，需要作一些假设，下列假设中不正确的是（）Ａ.卫星做匀速圆周运动Ｂ.卫星的运转周期等于地球自转的周期Ｃ.卫星的轨道半径等于地球半径Ｄ.卫星需要的向心力等于地球对它的万有引力7. 假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的２倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（）Ａ.倍Ｂ.Ｃ. Ｄ.２倍8. 在绕地球运行的人造地球卫星上，下列哪些仪器能正常使用（）Ａ.天平Ｂ.弹簧测力计Ｃ.摆钟Ｄ.水银气压计9. 如图所示，在同一轨道平面上的质量相等的几个人造地球卫星、、，在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法正确的有（）Ａ.根据，可知＜＜Ｂ.根据万有引力定律可知＞＞Ｃ.向心加速度＞＞Ｄ.运动一周后，先回到原地点10.人造卫星在绕地球运行的过程中，由于高空稀薄空气阻力的影响，将缓慢地向地球靠近，在这个过程中，卫星的（）Ａ.机械能逐渐减小图1图2Ｂ.动能逐渐减小Ｃ.运行周期逐渐减小Ｄ.向心加速度逐渐减小二、计算题（本题共4小题，11、12每小题12分，13、14每小题13分，共50分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11. 月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，地球半径是月球半径的4倍，那么登月舱靠近月球表面，环绕月球运行的速度为多少？已知人造地球卫星的第一宇宙速度为.12. 1976年10月，剑桥大学研究生贝尔偶尔发现一个奇怪的射电源，它每1.337 发出一个脉冲信号．贝尔和他的导师曾认为他们和外星文明接上了头，后来大家认识到，事情没有这么浪漫，这类天体被定名为“脉冲星”，“脉冲星”的特点是脉冲周期短，且周期高度稳定，这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动，自转就是一种很准确的周期运动．(1)已知蟹状星云的中心星是一颗脉冲星，其周期为．的脉冲现象来自自转，设阻止该星离心瓦解的力是万有引力，试估算的最小密度．(2)如果的质量等于太阳质量，该星的可能半径最大是多少？（太阳质量是）13. 两行星在同一平面内绕同一恒星做匀速圆周运动，运动方向相同，的轨道半径为，的轨道半径为，已知恒星质量为，恒星对行星的引力远大于卫星间的引力，两行星的轨道半径＜．若在某一时刻两行星相距最近，试求：(1)再经过多长时间两行星距离又最近？(2)再经过多长时间两行星距离又最远？14．我国成功发射的航天飞船“神舟”五号，绕地球飞行14圈后安全返回地面，这一科技成就预示我国航天技术取得最新突破．据报道，飞船质量约为，绕地球一周的时间约为．已知地球的质量，万有引力常量．设飞船绕地球做匀速圆周运动．由以上提供的信息，解答下列问题：(1)“神舟”五号离地面的高度为多少？(2)“神舟”五号绕地球飞行的速度是多大？(3)载人舱在将要着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度平方成正比，比例系数为，载人舱的质量为，则此匀速下落过程中载人舱的速度多大？3.3 飞向太空得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案二、计算题11.12.13.14.3.3 飞向太空参考答案一、选择题1. D解析：对人造地球卫星由万有引力定律和牛顿第二定律得：①即②两边同乘以天线的质量,得，即万有引力等于天线做圆周运动所需要的向心力，故选项Ｄ正确．点拨：①物体的运动情况决定于物体的初速度和受力情况，两者缺一不可．②对常见的物理模型在头脑中要清晰可见．2. BC 解析：由线速度定义式知,故选项Ｂ正确．对同步卫星由万有引力定律和牛顿第二定律得：①对地球表面的物体有②联立得：,故选项Ｃ正确．点拨：①求解天体稳定运行的公式有．②注意“黄金代换式”的应用.3. BD 解析：由可知，选项Ａ错误；由知，选项Ｂ正确；由万有引力引律和牛顿第二定律知，选项Ｃ错，而选项Ｄ正确．点拨：要灵活选择公式，判定描述圆周运动的物理量（）的变化情况．4. B 解析：因线速度减小，故，卫星将做向心运动，由动能定理可知，线速度将增大，由，可知变短．点拨：判定线速度大小方法有两种：（1）稳定运动的不同轨道上的线速度大小比较；（2）变轨运行的过程中线速度大小的比较．5. AB 解析：（1）要分清所揭示的研究对象是否是中心天体表面的物体（或天体）．（2）严格区分“第一宇宙速度”和“中心天体的自转速度”．6. Ｂ解析：第一宇宙速度是指贴近地面运行的卫星的环绕速度，故选项Ａ、Ｃ、Ｄ正确；卫星的运转周期和地球自转的周期是完全不同的概念，只有同步卫星的运转周期和地球自转的周期是相同的，其他的都不相等，故选项Ｂ不正确．7. Ｂ解析：因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力充当向心力，故公式成立，所以解得，因此，当不变，增加为时，减小为原来的，即正确的选项为．8. 解析：由于在运行的人造地球卫星上的物体处于完全失重状态，故凡是仪器在设计原理上与重力加速度有关的均不能正常使用，故应选、、．9. 解析：公式，只适用于星球表面的卫星，故Ａ错误；根据卫星受到的万有引力等于向心力的关系，可知Ｂ、Ｃ正确，选项Ｄ错误．10. 解析：由于卫星不断地克服阻力做功，其机械能逐渐减小，选项Ａ正确；由于卫星缓慢地向地球靠近，可以近似地看成卫星在做半径不断减小的圆周运动，根据卫星的线速度、角速度、周期和向心加速度与其轨道半径的对应关系，，，可得选项Ｃ也正确．二、计算题11. 解析：对天体表面附近的飞行物由牛顿第二定律和万有引力定律得：①又②联立得：，则③④又⑤⑥以上各式联立得12.（1）1.3×(2)解析：(1)设脉冲星的质量为，半径为，最小密度为，体积为则①又②而③解得：(2)由得.点拨：认真阅读，明确题意，提取题目中的有用信息：脉冲星周期即为自转周期．脉冲星高速自转不瓦解的临界条件为：该星球表面的某块物质所受星体的万有引力恰好等于其做圆周运动的向心力. 13. 解：(1)设、两行星的角速度分别为、，经过时间，转过的角度为，转过的角度为．、距离最近的条件是：恒星对行星的万有引力提供向心力，则，即由此得出,求得（＝１，２，３…）（２）如果经过时间，、两行星转过的角度相差π的奇数倍时，则、相距最远，即：则＝将代入得：点拨：（1）对运动问题中出现两个或两个以上的运动物体时，要分别研究以后，再建立联系．（2）对圆周运动的物体要注意其周期性造成的多解．14.（1）（2）(3)解析：(1)由万有引力定律和牛顿第二定律得：则离地高度 .(2)绕行速度.(3)由平衡条件可知：，则速度.。

2019_2020学年高中物理第3章万有引力定律及其应用第3节飞向太空课后训练含解析粤教版必修2

飞向太空基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中．第1～4题只有一项符合题目要求；第5～6题有多项符合题目要求)1．(2017陆川名校模拟)人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动．对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下说法正确的是( )A ．近地点速度一定大于7.9 km/sB ．近地点速度一定在7.9 km/s －11.2 km/s 之间C ．近地点速度一定等于7.9 km/sD ．远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度【答案】D【解析】7.9 km/s 是第一宇宙速度，是卫星在地面附近做匀速圆周运动所具有的线速度．当卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9 km/s 而小于11.2 km/s 时，卫星将沿椭圆轨道运行，7.9 km/s 是卫星绕地球做匀速圆周运动的临界速度．大于7.9 km/s ，卫星肯定做离心运动，但不一定能脱离地球．等于7.9 km/s 卫星可能绕地球做匀速圆周运动(贴近地面)或者离心运动(卫星离地面还有一段距离)；小于7.9 km/s 时，情况就比较多了：贴近地面，肯定做近心运动(要么回收，要么报废)；适当的高度可以做匀速圆周运动；近地点高度更大时，也可做离心运动．所以近地点速度可以大于、等于或小于7.9 km/s ，故A 、B 、C 错误．因为在远地点时，卫星将做近心运动，所以远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度，故D 正确．2．据天文学观测，某行星在距离其表面高度等于该行星半径3倍处有一颗同步卫星．已知该行星的平均密度与地球的平均密度相等，地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星周期为T ，则该行星的自转周期为( )A ．3TB ．4TC ．8TD ．33T【答案】C【解析】设地球半径为R ，密度为ρ，则地球对卫星的万有引力提供卫星圆周运动的向心力有G m ·43πR 3ρR 2＝m 4π2T 2R ，可得G ＝3πρT2，设某行星的半径为r ，则其同步卫星的轨道半径为4r ，周期为T ′据万有引力提供圆周运动向心力有G Mm (4r )2＝m 4π2T ′2·4r ，即3πρT 2·ρ43πr 316r2＝4r ·4π2T ′2解得T ′＝8T ，故C 正确．3．(2016四川卷)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【答案】D【解析】由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，可得出a ＝ω2r由于，r 2>r 3，则可以得出a 2>a 3 由万有引力定律G Mm r2＝ma 由题目中数据可以得出r 2>r 1则可以得出a 1>a 2, 故整理，得出选项D 正确．4．(2017长春模拟)1990年5月18日，经国际小行星中心批准，中科院紫金山天文台将国际编号为2752号的小行星命名为“吴健雄星”．该小行星的直径约为地球直径的1400，密度与地球近似相等，则该小行星与地球的第一宇宙速度之比约为( )A ．1400B ．1200C ．120D ．140【答案】A【解析】设小行星的第一宇宙速度为v 2，质量为M ，地球质量为M 0.则有G Mm R 2＝m v 22R，解得v 2＝GMR ；而地球的第一宇宙速度v 1＝GM 0R 0，因M ＝43ρπR 3，M 0＝43ρπR 30.故v 2v 1＝R R 0＝1400.则A 正确，B 、C 、D 错误．故选A ．5．地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a ，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r 1，向心加速度为a 1.已知万有引力常量为G ，地球半径为R ，地球赤道表面的加速度为g .下列说法正确的是( )A ．地球质量M ＝aR 2GB ．地球质量M ＝a 1r 21GC ．a 、a 1、g 的关系是a <a 1<gD ．加速度之比a 1a ＝R 2r 21【答案】BC【解析】对同步卫星，有G Mm r 21＝ma 1，所以M ＝a 1r 21G，故A 错误，B 正确．根据向心加速度a n ＝4π2T 2r ，知a <a 1，且a a 1＝Rr 1，又因为地表的重力加速度大于同步轨道的重力加速度，故C 正确，D 错误．故选BC ．6．(2016江苏潥水高级中学月考)暗物质是21世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命．为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星．已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t (t 小于其运动周期)，运动的弧长为s ，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G ，则下列说法中正确的是( )A ．“悟空”的线速度小于第一宇宙速度B ．“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度C ．“悟空”的环绕周期为2πtβD ．“悟空”的质量为s 3Gt 2β【答案】ABC【解析】该卫星经过时间t (t 小于其运行的周期)，它运动的弧长为s ，它与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，则它运行的线速度为v ＝s t ，角速度为ω＝βt，根据v ＝ωr 得轨道半径为r ＝v ω＝sβ，卫星在地球的同步轨道上绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有G Mm r 2＝m v 2r，得v ＝GMr，可知卫星的轨道半径越大，速率越小，第一宇宙速度是近地卫星的最大环绕速度，故“悟空”在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故A 正确；由G Mmr 2＝ma 得：加速度a ＝GM r2，则知“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故B 正确．“悟空”的环绕周期为T ＝2πβt＝2πtβ，故C 正确；“悟空”绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即G Mm r2＝mω2r ，ω＝βt，联立解得：地球的质量为M ＝s 3Gt 2β，不能求出“悟空”的质量．故D 错误；故选ABC ．二、非选择题7．(2016福建莆田六中期末)人造地球卫星P 绕地球球心做匀速圆周运动，已知P 卫星的质量为m ，距地球球心的距离为r ，地球的质量为M ，引力恒量为G ，求：(1)卫星P 与地球间的万有引力的大小； (2)卫星P 的运动周期；(3)现有另一地球卫星Q ，Q 绕地球运行的周期是卫星P 绕地球运行周期的8倍，且P 、Q 的运行轨迹位于同一平面内，如图所示，求卫星P 、Q 在绕地球运行过程中，两星间相距最近时的距离多大？【答案】(1)F ＝GMmr2 (2)T ＝4π2r3GM(3)3r【解析】(1)卫星P 与地球间的万有引力F ＝GMm r 2. (2)根据G Mm r 2＝m 4π2T2r 得，卫星P 的运动周期T ＝4π2r3GM .(3)卫星Q 的周期是卫星P 周期的8倍，根据T ＝4π2r3GM知，卫星Q 的轨道半径是卫星P 轨道半径的4倍，即r ′＝4r ，当P 、Q 、地球共线且P 、Q 位于地球同侧时最近，最近距离d ＝4r －r ＝3r .8．(2018新乡期末)我国北斗卫星导航系统有五颗同步卫星．如果地球半径为R ，自转周期为T ，地球表面重力加速度为g .求：(1)第一宇宙速度v 1； (2)同步卫星距地面的高度h . 【答案】(1)gR (2)3gR 2T 24π2－R【解析】(1)第一宇宙速度等于在地球表面附近圆轨道运动的卫星的线速度，由万有引力提供向心力可知mg ＝mv 21R解得v 1＝gR .(2)同步卫星的周期与地球自转周期相同，由万有引力提供向心力可得GMm (R ＋h )2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2(R ＋h )对地球表面上的物体有GMm ′R 2＝m ′g 解得h ＝3gR 2T 24π2－R .能力提升9．如图，拉格朗日点L 1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动．据此，科学家设想在拉格朗日点L 1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动．以a 1、a 2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a 3表示地球同步卫星向心加速度的大小．以下判断正确的是( )A ．a 2>a 3>a 1B ．a 2>a 1>a 3C ．a 3>a 1>a 2D ．a 3>a 2>a 1【答案】D【解析】因空间站建在拉格朗日点，故周期等于月球的周期，根据a ＝4π2T2r 可知，a 2>a 1，对空间站和地球的同步卫星而言，因同步卫星周期小于空间站的周期则，同步卫星的轨道半径较小，根据a ＝GMr2可知a 3>a 2，故选项D 正确．10．已知月球半径为R ，飞船在距月球表面高度为R 的圆轨道上飞行，周期为T .万有引力常量为G ，下列说法正确的是( )A ．月球第一宇宙速度为4πR TB ．月球表面重力加速度为8π2T2RC ．月球密度为3πGT2D ．月球质量为32π2R3GT2【答案】D【解析】由题意知，飞船运行的速度为v ＝4πRT小于月球的第一宇宙速度，所以A 错误；根据G Mm 4R 2＝m 4π2T 2·2R ，又GM ＝gR 2联立解得g ＝32π2R T 2，M ＝32π2R 3GT 2，所以B 错误，D 正确；再根据M ＝32π2R 3GT 2＝ρ43πR 3，解得ρ＝24πGT2，所以C 错误． 11．(多选)如图所示，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和2相切于Q 点，轨道2和3相切于P 点，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v 1、v 3和a 1、a 3，在2轨道经过P 点时的速度和加速度为v 2和a 2，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T 1、T 2、T 3，以下说法正确的是( )A ．v 1>v 3>v 2B ．v 1>v 2>v 3C ．a 1>a 2>a 3D ．T 1<T 2<T 3【答案】AD【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由G Mm r 2＝m v 2r 可得v ＝GM r ，因r 1<r 3则v 1>v 3，卫星在2轨道经过P 点做向心，则有G Mm r 22>m v 22r 2，卫星在3轨道经过P 点做匀速圆周运动则G Mm r 23＝m v 23r 3，r 2＝r 3可见v 3>v 2，则v 1>v 3>v 2，A 正确，B 错误；由G Mm r 2＝ma 可得a ＝GM r 2，由图知r 1<r 2＝r 3所以a 1>a 2＝a 3，C 错误；由G Mm r 2＝m 4π2T2r ，则T ＝4π2r3GM，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时有r 1<r 2<r 3，则T 1<T 2<T 3，D 正确．12．据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的 6.4倍，其半径r 约为地球半径的2倍，假设有一艘飞船环绕该星球做匀速圆周运动，且飞行速度为v ＝8 km/s.(地球的半径R ＝6 400 km ，地球表面的重力加速度g ＝10 m/s 2)求：(1)该行星表面的重力加速度．(2)飞船到该星球表面的距离．(结果保留3位有效数字) 【答案】(1)16 m/s 2(2)2.82×107m 【解析】(1)G Mmr 2＝mg ′，GM 地mR 2＝mg解得g ′＝M M 地·⎝ ⎛⎭⎪⎫R r 2g ＝6.4×⎝ ⎛⎭⎪⎫122×10 m/s 2＝16 m/s 2. (2)对飞船由万有引力定律得G Mm (r ＋h )2＝m v 2r ＋h解得h ＝GM v 2－r ＝g ′r 2v 2－r ＝g ′4R 2v2－2R ＝2.82×107m.。

2019-2020学年物理粤教版必修2学案：第三章第三节飞向太空 Word版含答案

姓名，年级：时间：第三节飞向太空1。

知道火箭的原理及组成．2。

了解人类遨游太空的历史．3。

了解空间探测器及探测活动．一、飞向太空的桥梁——火箭错误!人造卫星的发射要成为地球的人造卫星，发射速度必须达到7.9 km/s，要成为太阳的人造卫星,发射速度必须达到11.2 km/s.错误!发射卫星的火箭(1）原理：利用燃料燃烧向后急速喷出气体产生的反作用力，使火箭向前射出．(2)组成：主要有壳体和燃料两部分．（3)多级火箭:用几个火箭连接而成的火箭组合，一般为三级．1．人造卫星为何总要向东发射？提示：由于地球的自转由西向东，如果我们顺着地球自转的方向，即向东发射卫星,就可以充分利用火箭与卫星随地球自转的惯性，节省发射所需能量．二、梦想成真-—遨游太空时间国家活动内容1957年10月苏联发射第一颗人造地球卫星第一艘载人宇宙飞船“东方一号"1961年4月苏联发射成功1969年7月美国“阿波罗11号”登上月球1971年4月苏联发射“礼炮1号”空间站1981年4月美国“哥伦比亚号”载人航天飞机试验成功2003年10月中国发射“神舟五号”载人飞船2005年10月中国发射“神舟六号”载人飞船2008年9月中国发射“神舟七号"载人飞船2011年11月中国发射“神舟八号”载人飞船2012年6月中国发射“神舟九号”载人飞船2013年6月中国发射“神舟十号”载人飞船三、探索宇宙奥秘的先锋—-空间探测器1962年美国的“水手2号”探测器对金星进行了近距离的考察．1989年美国的“伽利略"木星探测器发射成功．2003年美国的“勇气号”与“机遇号”火星探测器发射成功．2007年中国的“嫦娥一号”月球探测器发射成功．2010年中国的“嫦娥二号”月球探测器发射成功．2013年中国发射的“嫦娥三号”月球探测器成功实现软着陆．2．火星探测器大体上以多大的速度从地球上发射？提示:火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚,因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间,即11.2 km/s<v〈16.7 km/s。

物理粤教版2教学设计：第三章第三节飞向太空含答案

教学设计第三节飞向太空整体设计虽然牛顿的卫星设想为人类太空之旅提供了理论支持，但若没有火箭技术的发展，卫星终究不会上天，万有引力定律对航天技术发展的重大贡献也就无从谈起。

所以，本节首先通过“观察与思考”，从火箭技术的发展入手,旨在说明这个问题.在“实践与拓展"中，要求学生制作一个水火箭，其目的是激发学生的学习兴趣.教学重点介绍各国在航天航空领域的成就。

教学难点火箭为什么用三节.教学方法充分利用现代教学手段,把课内和课外结合起来，以开阔学生的视野为主，激发学生进一步探索的兴趣.课时安排1课时三维目标知识与技能1。

了解火箭的基本原理。

2。

了解万有引力定律对航天技术发展的重大贡献.3。

了解人类在航天技术领域取得的伟大成就.过程与方法1.通过观察实验，了解火箭发射的原理.2.认识火箭的演变过程.3.了解多级火箭的发射过程.4.通过观看图片和录像，了解人类对太空的探索.情感态度与价值观1。

体会理论对实践的巨大指导作用。

2.体会航天事业对人类所产生的影响.3.通过观看录像，激发爱国之情和为祖国的科学事业作贡献的决心。

课前准备图书、音像视频、网络资源等.教学过程导入新课飞向太空是人类千年的梦想,人类经过艰苦的努力，现终于成为现实.推进新课一、走向太空的桥梁—-火箭师将手中一只充满气体的气球释放后,你会看到什么现象?你能否解释其中的原因？仔细观察我国古代的火箭-—“起花",看一看它由哪几部分组成，分析它为什么会升空.1.火箭为何分多级科学家们在寻求建造作为天梯的火箭的过程中,发现单级火箭无论采用性能多么好的固体或液体燃料,按照当时的技术所能达到的最大速度也只有6 km/s.这就是说,根本达不到把卫星送上地球轨道所需的速度.那么,怎么解决这个难题呢？在当时条件下，俄国科学家齐奥尔科夫斯基想出一个绝妙的办法：建造被称为“火箭列车”的多级火箭.这种多级火箭由两节以上的火箭串联组成。

并联一般用于第一级火箭，以加大整个火箭的起飞推力.“火箭列车”从地面开出时，先是第一节火箭点火,达到一定速度后燃料耗尽自动脱落.这时第二节火箭点火，加大速度继续飞行,燃料用完后关机而自行脱离。

新粤教版必修2第3章《万有引力定律及其应用》课件：3.3飞向太空

第三节飞向太空
1.关于“神舟七号”飞船的运动，下列说法中正确的是
() A．点火后飞船开始做直线运动时，如果认为火箭所受的空气阻力不随速度变化，同时认为推力F(向后喷气获得)不变，则火箭做匀加速直线运动 B．入轨后，飞船内的航天员处于平衡状态 C．入轨后，飞船内的航天员仍受到地球的引力用，但该引力小于航天员在地面时受到的地球对他的引力 D．返回地面将要着陆时，返回舱会开启反推火箭，这个阶段航天员处于失重状态

2.如图宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B输送物资，需要与B对接，它可以采用喷气的方法改变速度,从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是( )
A．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变小 B．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变大 C．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变大 D．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变小
A、运行速度大于7.9km/s
B、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的物体向心加速度大小相等
这一样个的人人所才受有的学教问育。超
过了自己的智力，
You made my day!
我们，还在路上……
3.(双选)发射同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道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3－2－5所示．当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是 ()
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C．卫星在轨道1上经过Q点时的速率小于在轨道2上经过Q点时的速率 D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于在轨道3上经过P点时的加速度