吉林省吉林市第一中学校人教版高中物理必修二课时6 人造卫星 宇宙速度练习 Word版含答案
2019-2020学年新人教版必修2 6.5宇宙航行 课时作业(解析版)
课时作业(十一) 宇宙航行1．关于宇宙速度，下列说法正确的是( )A ．第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B ．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C ．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D ．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度 解析：解决本题的关键点是要弄清三种宇宙速度在发射速度和运行速度上的大小关系．第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，A 正确，B 错误；第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，C 错误；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D 错误． 答案：A2．(多选)关于地球同步通信卫星，下列说法正确的是( ) A ．它一定在赤道上空运行B ．各国发射的这种卫星轨道半径都一样C ．它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D ．它运行的线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间解析：地球同步卫星一定位于赤道上空，故选项A 正确；根据万有引力提供向心力可知，地球同步卫星的轨道是确定的，故选项B 正确；稳定运行时v ＝ GMr，且r ＝R ＋h ，故同步卫星的速度小于第一宇宙速度，选项C 正确，选项D 错误． 答案：ABC 3.a 、b 、c 、d 是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a 、c 的轨道相交于P ，b 、d 在同一个圆轨道上，b 、c 轨道在同一平面上．某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示．下列说法中正确的是( )A ．a 、c 的加速度大小相等，且大于b 的加速度B ．b 、c 的角速度大小相等，且小于a 的角速度C ．a 、c 的线速度大小相等，且小于d 的线速度D ．a 、c 存在在P 点相撞的危险解析：由G Mm r 2＝m v 2r ＝mrω2＝mr 4π2T2＝ma ，可知B 、C 错误，A 正确，a 、c 的线速度相等，故永远不相撞，D 错误． 答案：A 4.[2019·湖北重点高中联考]如图所示的三个人造地球卫星，下列说法正确的是( )A ．卫星可能的轨道为a 、b 、cB ．卫星可能的轨道为a 、bC ．同步卫星可能的轨道为aD ．同步卫星可能的轨道为a 、c解析：卫星围绕地球做圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，由于万有引力指向地心，故卫星轨道的圆心为地心，由图可知，轨道b 的平面不过地心，故b 不可能是地球卫星的轨道，故A 、B 错误；同步卫星的轨道平面与赤道平面重合，轨道c 不与赤道共面，不可能是同步卫星轨道，同步卫星可能的轨道为a ，故C 正确，D 错误． 答案：C5．近地卫星线速度为7.9 km/s ，已知月球质量是地球质量的181，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解析：由G Mm R 2＝m v 2R 得近地(月)卫星的线速度为v ＝ GMR .近月卫星与近地卫星的线速度之比为v 2v 1＝M 2R 1M 1R 2＝ 3.881，所以近月卫星的线速度为：v 2≈0.22v 1＝0.22×7.9 km/s＝1.7km/s ，选项B 正确． 答案：B6．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A 、B 、C 绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是( )A ．根据v ＝gr 可知，运行速度满足v A >vB >vC B ．运转角速度满足ωA >ωB >ωC C ．向心加速度满足a A <a B <a CD ．运动一周后，A 最先回到图示位置解析：由G Mm r 2＝m v 2r 得，v ＝ GM r ，r 大，则v 小，故v A <v B <v C ，A 错误；由G Mm r 2＝mω2r 得，ω＝GM r 3，r 大，则ω小，故ωA <ωB <ωC ，B 错误；由G Mm r 2＝ma 得，a ＝GMr2，r 大，则a 小，故a A <a B <a C ，C 正确；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 得，T ＝2π r 3GM，r 大，则T 大，故T A >T B >T C ，因此运动一周后，C 最先回到图示位置，D 错误．答案：C 7.如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a 、b 、c 三颗卫星均做圆周运动，a 是地球同步卫星，则( )A ．卫星a 的角速度小于c 的角速度B ．卫星a 的加速度大于b 的加速度C ．卫星a 的运行速度大于第一宇宙速度D ．卫星b 的周期大于24 h解析：由G Mm r2＝mω2r 可得ω＝GMr 3，轨道半径越大，角速度越小，故卫星a 的角速度小于c 的角速度，A 正确；由G Mm r 2＝ma 可得a ＝GMr2，由于a 、b 的轨道半径相同，所以两者的向心加速度相同，B 错误；第一宇宙速度是近地卫星绕地球做圆周运动的速度，由G Mm r 2＝m v 2r可得v ＝ GMr，轨道半径越大，线速度越小，所以卫星a 的运行速度小于第一宇宙速度，C错误；由G Mm r 2＝m 4π2T 2r 可得T ＝2π r 3GM，a 、b 轨道半径相同，周期相同，所以卫星b 的周期等于24 h ，D 错误． 答案：A8．登上火星是人类的梦想．“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．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( )行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011A.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 ．火星的第一宇宙速度较大解析：根据G Mm r 2＝mr 4π2T 2，得T 2r 3＝4π2GM，结合表中数据，可算出火星的公转周期较大，A 错；根据G Mmr 2＝ma ，得a ＝G M r 2，可判断火星的加速度较小，B 对；根据g ＝G M R2，可算出火星表面的重力加速度较小，C 错；第一宇宙速度v ＝GMR，可算出火星的第一宇宙速度较小，D 错． 答案：B9．在地球的卫星中有两类卫星的轨道比较特殊，一是极地卫星，二是同步卫星．已知某极地卫星的运行周期为12 h ，则下列关于对极地卫星和同步卫星的描述正确的是( )A ．该极地卫星的运行速度一定小于同步卫星的运行速度B ．该极地卫星的向心加速度一定大于同步卫星的向心加速度C ．该极地卫星的发射速度一定大于同步卫星的发射速度D ．该极地卫星和同步卫星均与地面相对静止解析：由G Mm r 2＝m v 2r ＝ma 得v ＝GM r ，a ＝GMr2，同步卫星的周期为24 h ，则同步卫星的周期大于极地卫星的周期，由周期与轨道半径的关系知，同步卫星的轨道半径较大，则同步卫星的线速度较小，加速度较小，故A 错误、B 正确；同步卫星的高度高，所以同步卫星的发射速度大，C 错误；极地卫星不是地球同步卫星，所以相对于地面不静止，D 错误． 答案：B10．已知海王星和地球的质量之比为M m ＝161，它们的半径比为R r ＝41，求：(1)海王星和地球的第一宇宙速度之比；(2)海王星表面和地球表面的重力加速度之比．解析：(1)设卫星的质量为m ′，对绕海王星和绕地球运动的卫星，分别有 G Mm ′R2＝m ′v 21R，G mm ′r 2＝m ′v 22r联立解得v 1v 2＝MrmR＝2. (2)对海王星表面的物体，有G Mm ″R 2＝m ″g 1 对地球表面的物体，有G mm ″r 2＝m ″g 2 联立解得g 1g 2＝Mr 2mR2＝1.答案：(1)2 1 (2)1 111．宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h 处释放，经时间t 后落到月球表面(设月球半径为R )．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为( ) A.2Rh t B.2Rh tC.Rh tD.Rh 2t解析：设月球表面的重力加速度为g ′，由物体“自由落体”可得h ＝12g ′t 2，飞船在月球表面附近做匀速圆周运动可得G Mm R 2＝m v 2R ，在月球表面附近mg ′＝GMm R 2，联立得v ＝2Rht，故B 正确．答案：B12．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( ) A ．1 h B ．4 h C ．8 h D ．16 h解析：地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律r 3T2＝k 可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出他们间的位置关系如图所示．卫星的轨道半径为r ＝Rsin30°＝2R由r 31T 21＝r 32T 22得(6.6R )3242＝(2R )3T 22. 解得T 2≈4 h. 答案：B 13．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为该星球的“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. 16grC.13gr D.13gr 解析：设地球的质量为M ，半径为r ，绕其飞行的卫星质量为m ， 由万有引力提供向心力得：GMm r 2＝m v 2r①在地球表面有GMmR2＝mg ②求第一宇宙速度时有R ＝r 联立①②式得v ＝gR利用类比的关系知该星球“第一宇宙速度”为v 1＝gr6“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 即v 2＝gr3.答案：C 14．[2019·山东滨洲市联考]木星的卫星之一叫“艾奥”，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18 m/s 时，上升高度可达90 m ．已知“艾奥”的半径为R ＝1 800 km ，忽略“艾奥”的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，引力常量G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2，求： (1)“艾奥”的质量；(2)“艾奥”的第一宇宙速度．解析：(1)岩块做竖直上抛运动，有v 2t －v 20＝－2gh ，解得g ＝v 202h ＝1822×90 m/s 2＝1.8 m/s 2.忽略“艾奥”的自转影响，则有mg ＝G Mm R2.解得M ＝gR 2G ＝1.8×(1 800×103)26.67×10－11kg ＝8.7×1022kg. (2)某卫星在“艾奥”表面绕其做圆周运动时有G Mm R 2＝m v 2R，则v ＝ GMR＝gR ，代入解得v ＝1.8×103m/s.答案：(1)8.7×1022kg (2)1.8×103m/s。
人教版高中物理必修二习题：第六章-万有引力与航天专题课人造卫星问题
专题课人造卫星问题1．(多选)人造卫星绕地球做匀速圆周运动，离地心越远的卫星()A．线速度越大B．角速度越小C．周期越大D．向心加速度越小2．2008年9月27日16时30分左右，“神舟七号”航天员翟志刚出舱活动，中国人实现了首次太空行走．事前采访翟志刚时，他说最担心的便是永远成为太空人．假设翟志刚出舱后和飞船脱离，则翟志刚将()A．做自由落体运动B．做平抛运动C．远离地球飞向太空D．继续和飞船一起沿原轨道运转3．(多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道()A．与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对于地球表面是静止的D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的4．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A．地球公转周期大于火星的公转周期B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的向心加速度小于火星公转的向心加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度5．(多选)目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗，大大提高了导航服务质量．下列说法正确的是()A．这些卫星环绕地球运行时可以不在同一轨道上B．这些卫星的角速度相同C．这些卫星的速度大小相等D．这些卫星的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等6．(多选)关于地球同步卫星，下列说法中正确的是()A．如果需要，卫星可以定点在南京的正上方B．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度C．各卫星的角速度大小不相同D．各卫星的轨道半径大小都相等7．2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接．任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、v2.则v1v2等于()A.R31 R32B.R 2R 1C.R 22R 21D.R 2R 1 8．(多选)2012年6月16日18时37分，执行我国首次载人交会对接任务的“神舟九号”载人飞船发射升空，在距地面343公里的近圆轨道上，与等待已久的“天宫一号”实现多次交会对接、分离，于6月29日10时许成功返回地面，下列关于“神舟九号”与“天宫一号”的说法正确的是( )A ．若知道“天宫一号”的绕行周期，再利用引力常量，就可算出地球的质量B ．在对接前，“神舟九号”轨道应稍低于“天宫一号”的轨道，然后让“神舟九号”加速追上“天宫一号”并与之对接C ．在对接前，应让“神舟九号”和“天宫一号”在同一轨道上绕地球做圆周运动，然后让“神舟九号”加速追上“天宫一号”并与之对接D ．“神舟九号”返回地面时应在绕行轨道上先减速9．经长期观测发现，A 行星运行的轨道半径为R 0，周期为T 0，但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t 0时间发生一次最大的偏离．如图LZ2－1所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A 行星外侧还存在着一颗未知行星B ，则行星B 运动轨道半径为( )图LZ2－1A ．R ＝R 03t 20（t 0－T 0）2 B ．R ＝R 0t 0t 0－TC ．R ＝R 03t 0（t 0－T 0）2D ．R ＝R 03t 20t 0－T 010．假设地球自转速度达到使赤道上的物体能“飘”起来(完全失重)．试估算一下，此时地球上的一天等于多少小时？(地球半径取6.4×106m ，g 取10m/s 2)11．已知地球半径为R ，引力常量为G ，地球同步通信卫星周期为T ，它离地面的高度约为地球半径的6倍．(1)求地球的质量．(2)若地球的质量是某行星质量的16倍，地球的半径是该行星半径的2倍．该行星的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，求该行星的自转周期．1．BCD [解析]离地心远，说明绕地球做匀速圆周运动的半径大，则由公式GMm R 2＝ma＝m v 2R ＝mω2R ＝m 4π2T 2R 可得，R 越大，则向心加速度a 越小，速度v 越小，角速度ω越小，周期T 越大，选项B 、C 、D 正确．2．D [解析]翟志刚出舱后和飞船脱离，则翟志刚和飞船一样都是靠地球的引力继续做圆周运动，根据v ＝GMr 可知他将和飞船一起沿原轨道运转，选项D 正确．3．CD [解析]发射人造地球卫星，必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力，若其圆轨道与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆，则卫星受的万有引力与轨道半径有一非零的夹角，A 项错误；由于地球自转，与卫星轨道面重合的经线不断变化，B 项错误；C 项是可以的，D 项也是可以的，只是卫星不是地球同步卫星．4．D [解析]地球和火星绕太阳做匀速圆周运动，它们各自所受的万有引力充当向心力．由G Mm r 2＝m 4π2T2r 可得T ＝2πr 3GM ，又r 地<r 火，则T 地<T 火．选项A 不正确．由G Mm r 2＝m v 2r 可得v ＝GM r ，又r 地<r 火，则v 地>v 火．选项B 不正确．由G Mm r 2＝ma 可得a ＝GM r2，又r 地<r 火，则a 地>a 火．选项C 不正确．由G Mm r 2＝mω2r 可得ω＝GMr 3，又r 地<r 火，则ω地>ω火．选项D 正确．5．BC [解析]地球同步卫星与地球自转的周期相同，由T ＝2πω＝2πr 3GM ＝2πr v，可知地球同步卫星运动角速度相同，轨道半径相同，线速度大小相等，一定在相同轨道上，选项A 错误，B 、C 正确；由a ＝rω2＝4π2r T 2知，地球同步卫星与静止在赤道上物体的周期相同，但运行半径不同，向心加速度不同，选项D 错误．6．BD7．B [解析]“天宫一号”变轨前后都是地球的卫星，都由地球对它的万有引力充当向心力．由G Mm R 2＝m v 2R得v ＝GM R ，所以，v 1v 2＝R 2R 1，故B 正确． 8．BD [解析]由GMm （R ＋h ）2＝m 4π2T 2(R ＋h)可知，要计算出地球的质量，除G 、h 、T 已知外，还必须知道地球的半径R ，故A 项错误；在对接前，“神舟九号”的轨道应稍低于“天宫一号”的轨道，“神舟九号”加速后做离心运动，才能到达较高轨道与“天宫一号”实现对接，故B 项正确，C 项错误；“神舟九号”返回地面时，应在圆形轨道上先减速，才能做近心运动，D 项正确．9．A [解析]A 行星发生最大偏离时，A 、B 行星与恒星在同一直线上，且位于恒星同一侧，设行星B 的运行周期为T 、轨道半径为R ，则有：2πT 0t 0－2πT t 0＝2π，所以T ＝t 0T 0t 0－T 0，由开普勒第三定律得R 30T 20＝R 3T 2，解得R ＝R 03t 20（t 0－T 0）2，A 项正确． 10．1.4h[解析]物体刚要“飘”起来时，还与地球相对静止，其周期等于地球自转周期，此时物体只受重力作用，物体“飘”起来时，轨道半径为R 地，据万有引力定律有mg ＝GMm R 2地＝m 4π2T 2R 地 得T ＝4π2R 地g ＝4π2×6.4×10610s ＝5024s ＝1.4h. 11．(1)1372π2R 3GT 2 (2)12T[解析] (1)设地球的质量为M ，地球同步通信卫星的质量为m ，地球同步通信卫星的轨道半径为r ，则r ＝7R ，根据万有引力定律和牛顿第二定律有G Mm r 2＝m 4π2T 2r解得M ＝1372π2R 3GT 2.(2)设该行星质量为M′，半径为R′，该行星同步卫星质量为m′，自转周期为T′，轨道半径为r′，则r′＝3.5R′，根据万有引力定律和牛顿第二定律有 G M′m′r′2＝m′4π2T ′2r ′ 解得T′2＝4π2r ′3GM ′＝4π2（3.5R′）3GM ′ 又因地球同步通信卫星周期T 2＝4π2（7R ）3GM 联立解得T′＝12T.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
人教版高中物理必修二 第六章万有引力和航天课后习题讲解课件(共27张PPT)
的规律是怎么得到的?
v2
F m
r
v 2r
T
F
m r2
r3 T2 K
F m v2
解：根据匀速圆周运动的公式：
r
2r
v
T
F
m
4 2
T2
r
根据开普勒第三定律： F
4 2km
T2
r
其中F
Gm r2
3、自己查找月—地距离、月球公转周期等数据，计算月球公转的向心加速 度。你得到的计算值相当于地面附近自由落体加速度的多少分之一？
解：这节的讨论属于根据物体的运动探究它受的力。前 一章平抛运动的研究属于已知受力探究它的运动。而圆 周运动的研究属于根据物体的运动探究它的受力。
2、在探究太阳对行星的引力的规律时，我们 以左边的三个等式为根据，得出了右边的 关
系式。左边的三个等式有的可以在实验室中验证，有的则不能。这个无法在实验 室验证
(5 104
2.01040 2.01039 3.0108 365 24 3600)2
N
1.191028 N
可见天体之间的万有引力是很大的。
3、一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×1030kg，求两个夸克相距1.0×10-16m时的万有引力?
解：
微观粒子间的万有引力非常小，有时 可以忽略不计。
6.4万有引力理论的成就
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、已知月球的质量是7.3·×1022kg，半径是1.7×103km，月 球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行 动会产生什么影响?
解： 在月球表面有
G
M 月m R月2
mg月
得到：g月
人教版(新教材)高中物理必修2第二册课时作业6：7.4 宇宙航行 练习
7.4 宇宙航行一、单选题1、嫦娥四号探测器作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。
嫦娥四号探测器在月球表面着陆过程十分复杂，要经过一系列的轨道变换，其中就包括如图所示的由圆形轨道变轨为与之相切的椭圆轨道。
下列说法正确的是A．嫦娥四号沿圆轨道运行时加速度等于月球表面的重力加速度B．嫦娥四号沿椭圆轨道运行时，越接近月球其运行速率越小C．嫦娥四号在圆轨道上运行的周期大于在椭圆形轨道上运行时的周期D．嫦娥四号轨道由圆变成椭圆必须点火加速，消耗燃料化学能用以增加机械能2、如图所示，地球赤道上的山丘、近地卫星和同步卫星均在赤道平面内绕地心做匀速圆周运动。
设山丘c、近地卫星p和同步卫星q的圆周运动速率依次为v1、v2、v3，向心加速度依次为a1、a2、a3，则（）A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v3＜v2 C．a1＞a2＞a3 D．a3＞a2 = a13、地球半径为R，地球表面重力加速度为g，则第一宇宙速度为A．B．C．D．4、2018年12月8日，嫦娥四号探月卫星沿地月转移轨道直奔月球，从环月圆轨道上的P 点实施变轨进入椭圆轨道,再由近月点Q开始进行动力下降，最后于2018年12月16日成功落月．假设嫦娥四号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力．下列说法正确的是A．若已知环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可以计算出月球的密度B．在环月段椭圆轨道上运行周期比在环月段圆轨道上的周期大C．在环月段圆轨道上经过P点时开动发动机加速才能进入环月段椭圆轨道D．沿环月段椭圆轨道运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度5、我国在2015年年底发射首颗地球同步轨道高分辨率对地观测卫星高分四号。
如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是高分四号卫星。
2024高一物理新人教版必修二课后练习-6
6.4 万有引力理论的成就 每课一练（人教版必修2）1．若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，则 可求得( ) A ．该行星的质量 B ．太阳的质量C ．该行星的平均密度D ．太阳的平均密度2．有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面表面处重力加速 度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的( ) A .14B ．4倍C ．16倍D ．64倍3．火星直径约为地球直径的一半，质量约为地球质量的非常之一，它绕太阳公转的轨道 半径约为地球绕太阳公转半径的1.5倍．依据以上数据，下列说法中正确的是( ) 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4．若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T ，引力常量为G ， 那么该行星的平均密度为( ) A .GT 23π B .3πGT 2 C .GT 24π D .4πGT 25．为了对火星及其四周的空间环境进行监测，我国预料于2024年10月放射第一颗火星 探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时， 周期分别为T 1和T 2.火星可视为质量分布匀称的球体，且忽视火星的自转影响，引力常 量为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6．设地球半径为R ，a 为静止在地球赤道上的一个物体，b 为一颗近地绕地球做匀速圆 周运动的人造卫星，c 为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r.下列说法中正确的是( )A ．a 与c 的线速度大小之比为rRB ．a 与c 的线速度大小之比为RrC ．b 与c 的周期之比为rRD ．b 与c 的周期之比为R r Rr7．2024年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺当完成出舱活动任务，他的第一次太 空行走标记着中国航天事业全新时代的到来．“神舟七号”绕地球做近似匀速圆周运动， 其轨道半径为r ，若另有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为2r ，则可以确定 ( )A ．卫星与“神舟七号”的加速度大小之比为1∶4B ．卫星与“神舟七号”的线速度大小之比为1∶ 2C ．翟志刚出舱后不再受地球引力D ．翟志刚出舱任务之一是取回外挂的试验样品，假如不当心试验样品脱手，则它将做 自由落体运动8．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为( )A .⎝⎛⎭⎫4π3Gρ12 B .⎝⎛⎭⎫34πGρ12 C .⎝⎛⎭⎫πGρ12D .⎝⎛⎭⎫3πGρ12 9．如图1所示，图1a 、b 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R 和2R(R 为 地球半径)．下列说法中正确的是( ) A ．a 、b 的线速度大小之比是2∶1 B ．a 、b 的周期之比是1∶2 2C ．a 、b 的角速度大小之比是36∶4D ．a 、b 的向心加速度大小之比是9∶410．英国《新科学家(Ne w Scientist )》杂志评比出了2024年度世界8项科学之最，在 XTEJ 1650—500双星系统中发觉的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R 约为45 km ，质量M 和半径R 的关系满意M R ＝c 22G(其中c 为光速，G 为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为( )A ．108 m /s 2B ．1010 m /s 2C ．1012 m /s 2D ．1014 m /s 2 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案岩石颗粒A 和B 与土星中心的距离分别为r A ＝8.0×104 km 和r B ＝1.2×105 km ，忽视所 有岩石颗粒间的相互作用．(结果可用根式表示) (1)求岩石颗粒A 和B 的线速度之比．(2)土星探测器上有一物体，在地球上重为10 N ，推算出它在距土星中心3.2×105 km 处 受到土星的引力为0.38 N ．已知地球半径为6.4×103 km ，请估算土星质量是地球质量的 多少倍？12．中子星是恒星演化过程中的一种可能结果，它的密度很大．现有一中子星，观测到它的自转周期为T ＝130s ．问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解？(计算时星体可视为匀称球体，万有引力常量G ＝6.67×10－11m 3/(kg ·s 2))参考答案1．B2．D [由G Mm R 2＝mg 得M ＝gR 2G ，ρ＝M V ＝gR 2G 43πR 3＝3g4πGR所以R ＝3g 4πGρ，则R R 地＝gg 地＝4依据M ＝gR 2G ＝4g 地·(4R 地)2G ＝64g 地R 2地G＝64M 地，所以D 项正确．]3．AB [由G Mm R 2＝mg 得g ＝G M R 2，计算得火星表面的重力加速度约为地球表面的25，A正确；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 ＝GM r 推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．]4．B [设飞船的质量为m ，它做匀速圆周运动的半径为行星半径R ，则G Mm R 2＝m (2πT)2R ，所以行星的质量M ＝4π2R 3GT 2，行星的平均密度ρ＝M 43πR 3＝4π2R 3GT 243πR 3＝3πGT2，B 项正确．] 5．A [设火星质量为M ，半径为R ，“萤火一号”的质量为m ，则有G Mm (R ＋h 1)2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 12(R ＋h 1) ① G Mm (R ＋h 2)2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 22(R ＋h 2) ② 联立①②两式可求得M 、R ，由此可进一步求火星密度，由于mg ＝GMm R 2，则g ＝GM R 2，明显火星表面的重力加速度也可求出，正确答案为A.]6．D [物体a 与同步卫星c 角速度相等，由v ＝rω可得，二者线速度之比为Rr，选项A 、B 均错误；而b 、c 均为卫星，由T ＝2πr 3GM 可得，二者周期之比为R r Rr ，选项C 错误，D正确．]7．AB [依据a ＝GMr2，可知a 1∶a 2＝1∶4，故A 正确；依据v ＝GMr，可知v 1∶v 2＝1∶2，故B 正确；依据万有引力定律，翟志刚不论是在舱里还是在舱外，都受地球引力的作用，故C 错；样品脱手时具有和人同样的初速度，并不会做自由落体运动，故D 错．]8．D [物体随天体一起自转，当万有引力全部供应向心力使之转动时，物体对天体的压力恰好为零，则G Mm R 2＝m 4π2T 2R ，又ρ＝M43πR 3，所以T ＝123G，D 正确．]9．CD [依据G Mmr 2＝m v 2r得v ＝GM r ，v a v b ＝3R 2R ＝ 62.依据GMm r 2＝mr 4π2T 2，得T ＝4π2r 3GM，T a T b ＝ (2R 3R )3＝2 69 ωa ωb ＝T bT a＝3 6∶4. 依据a n ＝F 万m ＝GMr2，得a n a a nb ＝(3R 2R )2＝94.] 10．C [可认为黑洞表面物体的重力等于万有引力，即mg ＝GMm R 2，即g ＝GM R 2，将M R ＝c 22G代入上式得g ＝c 22R ＝(3×108)22×45×103 m/s 2＝1×1012 m/s 2.] 11．(1)62(2)95解析 (1)万有引力供应岩石颗粒做圆周运动的向心力，所以有G Mm r 2＝m v 2/r .故v ＝GMr所以v A v B ＝r B r A ＝ 1.2×105 km 8.0×104 km ＝62.(2)设物体在地球上重为G 地，在土星上重为G 土，则由万有引力定律知： G 地＝G M 地m R 2地，G 土＝G M 土m R 2土又F 万＝G M 土mr2，故G 土R 2土＝F 万r 2所以M 土M 地＝G 土R 2土G 地R 2地＝F 万r 2G 地R 2地＝0.38×(3.2×105)210×(6.4×103)2＝95. 12．1.27×1014 kg/m 3解析 考虑中子星赤道处一小块物体，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体一起旋转所需的向心力时，中子星才不会瓦解．设中子星的密度为ρ，质量为M ，半径为R ，自转角速度为ω，位于赤道处的小块物体质量为m ，则有GMm R 2＝mω2R ，ω＝2πT ，M ＝43πR 3ρ 由以上各式得ρ＝3πGT 2代入数据解得ρ＝1.27×1014 kg/m 3点评 因中子星自转的角速度到处相同，据G MmR 2＝mω2R 知，只要赤道上的物体不做离心运动，其他位置上的物体就会处于稳定状态，中子星就不会瓦解．。
人教版高中物理必修二《第六章万有引力与航天》第5节宇宙航行课时练案.docx
高中物理学习材料桑水制作第5节宇宙航行1.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.我国发射的同步通信卫星可以定点在北京上空D.我国发射的同步通信卫星必须定点在赤道上空2.可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）A.与地球表面上某一纬度线（非赤道)是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，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同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的3.在绕地球运行的人造卫星系统内，下列仪器还可以使用的有（）A.天平B.测力计C.密度计D.气压计4.假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的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.√2倍B.√22D.2倍C.125.如图6-5-3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、b质量相同，且小于c的质量，下列判断正确的是（）A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度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D.b所需的向心力最小图6-5-36.假定有甲、乙两颗卫星绕地球运动的轨道都是圆，卫星甲的运行速率比卫星乙的大，则下列说法中正确的是（ ）A.卫星甲的运行周期一定比卫星乙的长B.卫星甲距地面的高度一定比卫星乙的高C.卫星甲的向心力一定比卫星乙的小D.卫星甲的加速度一定比卫星乙的大7.某卫星的运行轨道为椭圆轨道，如图6-5-4所示，其近地点M 和远地点N 的高度分别为439 km 和2 384 km ，则（ ）A.卫星在M 点的速度小于N 点的速度B.卫星在M 点的角速度大于N 点的角速度C.卫星在M 点的加速度大于N 点的加速度D.卫星在N 点的速度大于7.9 km/s8.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，通知航天员某一时间飞船有可能与火箭残体相遇。
最新人教版高中物理必修2第六章《宇宙航行》课后集训
课后集训基础达标1.关于第一宇宙速度，下列说法哪些是正确的（ ）A ．它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度B ．它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度C ．它是人造卫星绕地球飞行所需的最小发射速度D ．它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度解析：第一宇宙速度是在地面上发射卫星的最小速度，是卫星绕地球运行时的最大速度． 答案：BC2.中国空间技术研究所研制的通讯卫星在轨道上运行时（ ）A ．可定点在北京上空B ．可定点在北极上空C ．卫星中的试验仪器处于失重状态D ．卫星的运动周期与地球的公转周期相同解析：通讯卫星为地球同步卫星，必定点于赤道上空，其周期等于地球的自转周期．卫星内的所有物体都处于完全失重状态．答案：C3.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 ．卫星运动速度一定不超过7.9 km ／sC ．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧秤直接测出所受重力的大小D ．卫星运行时的向心加速度等于卫星轨道所在处的重力加速度解析：因为是万有引力提供向心力，所以卫星的圆心必定是地心，即地球球心都在卫星的轨道平面内．卫星的最大绕行速度为第一宇宙速度7.9 km ／s ．卫星内的物体都处于完全失重状态，所以不能用弹簧秤测出物体的重力．答案：ABD4.人造卫星沿圆周轨道环绕地球运行，因为大气阻力的作用，使其高度逐渐降低，有关卫星的一些物理量的变化是（ ）A ．向心加速度减小B ．线速度减小C ．角速度不变D ．运行周期减小解析：高度降低，轨道半径减小，由a=2r GM 知，向心加速度增大；由v=rGM 知，线速度增大；由ω=3rGM 知，角速度增大；由T=3324GM r π知，周期减小． 答案：D5.地球同步卫星距地面高度为h ，地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R ，地球自转的角速度为ω，那么同步卫星绕地球转动的线速度为（ ）A.v=(R+h)ωB.v=h R gR +C.v=hR g R + D.v=32gR ω 解析：同步卫星的轨道半径为r=(R+h)v=ωr=ω(R+h)v=h R gR h R GM r GM +=+=2,再由R+h=32232ωωgR GM =,代入得v=ω(R+r)= 32gR ω． 答案：ACD6.可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（ ）A ．与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B ．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C ．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，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同心圆，但卫星相对地球表面是运动的解析：因为是地球对卫星的万有引力提供向心力，所以卫星的圆心必在地心上，正确选项为CD ．答案：CD7.宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是（ ）A ．只能从较低轨道上加速B ．只能从较高轨道上加速C ．只能从同空间同一轨道上加速D ．无论在什么轨道上，只要加速都行 解析：由v=rGM 知，轨道半径越小，线速度越大，所以飞船为了追上轨道空间站，只能从较低轨道上加速．答案：A综合运用8.在太阳的活动期，地球大气受太阳风的影响而扩张，这样使一些在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，并开始下落．大部分垃圾在落地前已经燃烧成灰烬，但体积较大的则会落到地面上给我们造成威胁和危害．那么太空垃圾下落的原因是（ ）A ．大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致的B ．太空垃圾在燃烧过程中质量不断减小，根据牛顿第二运动定律，向心加速度就会不断增大，所以垃圾落向地面C ．太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小，那么它做圆周运动所需的向心力就小于实际的万有引力，因此过大的万有引力将垃圾拉向了地面D ．太空垃圾上表面受到的大气压力大于下表面受到的大气压力，所以是大气的力量将它推向地面的解析：太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小，则它做圆周运动所需的向心力减小，小于所受的万有引力，因此多余的万有引力将垃圾拉向了地面．答案：C9.地球同步卫星到地心的距离r 可由r=2224πc b a 求出，已知式中a 的单位是m ，b 的单位是s ，c 的单位是m ／s 2，则（ ）A ．a 是地球半径，b 是地球自转的周期，c 是地球表面处的重力加速度B ．a 是地球半径，b 是同步卫星绕地心运动的周期，c 是同步卫星的加速度C ．a 是赤道周长，b 是地球自转周期，c 是同步卫星的加速度D ．a 是地球半径，b 是同步卫星绕地心运动的周期，c 是地球表面处的重力加速度解析：由r T m r Mm G 2224π=，得r=2222244ππT gR GMT =．答案：AD10.在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀学说”，宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的，大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动，这种学说认为万有引力常量G 在缓慢地减小．根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比（ ）A ．公转半径r 较大B ．公转周期T 较小C ．公转速率v 较大D ．公转角速度ω较小解析：因大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动，所以在很久很久以前，地球的公转半径r 较小；由v=r GM 知，线速度较大；由ω=3rGM 知，角速度较大；由T=3324GM r π知，周期较小．答案：BC11.“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度h=342 km 的圆形轨道．已知地球半径R=6.37×103 km ，地面处的重力加速度g 取10 m/s 2．试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T 的公式（用h 、R 、g 表示），然后计算周期的数值（保留两位有效数字）．解析：由r Tm r Mm G 2224π=，得T=3232332)(44gR h R GM r +=ππ，代入数据得T=5.4×103 s ． 答案：T=3232)(4gRh R +π 5.4×103 s 拓展探究12.一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R （R 为地球半径），卫星的运动方向与地球自转方向相同．已知地球自转的角速度为ω0，地球表面处的重力加速度为g ．（1）求人造卫星绕地球转动的角速度．（2）若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间．解析：（1）由2rMm G =mω2r ，得ω=R g R gR r GM 8)2(323==． （2）设需要的时间为t ，则ωt -ω0t=2π，所以t=082ωπ-R g ．答案：（1）ω=R g 8 (2)t=082ωπ-R g。
最新人教版高中物理必修2第六章《宇宙航行》每课一练
第六章第5节宇宙航行（每课一练）一、选择题1．关于第一宇宙速度，下面说法错误的是（）A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C．它是能使卫星进入近地圆形的轨道的最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运动时的近地点的速度2．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行速率( )A．一定等于7.9km/sB．等于或小于7.9km/sC．一定大于7.9km/sD．介于7.9~11.2km/s之间二、填空题3．我国自行研发发射的“风云”一号“风云”二号气象卫星的运行轨道是不同的。
“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=12h；“风云”二号是同步轨道卫星，其轨道平卖弄就是赤道平面，周期为T2=24h。
两颗卫星相比：离地面较高；观察范围较大；运行速度答。
若某天上午8点“风云”一号正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空，那么“风云”一号下一次通过该小岛上空将是。
4．若取地球的第一宇宙速度为8km/h。
某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，则此行星的第一宇宙速度为km/s。
5．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，求此星球上的第一宇宙速度。
三、计算题6．2003年10月15日9时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回，若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看做是在同一轨道上的匀速圆周运动，已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g取10m/s2。
（1）试估算“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期T为多少秒？（保留两位有效数字）（2）设“神舟”五号载人飞船绕地球的周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球半径为R，用T、g、R能求出哪些有关“神舟”五号载人飞船的物理量“分别写出这些物理量的表达式。
（不必代入数据计算）能力升级题7．2005年10月12日9时升空，10月17日4时33分返回，举世瞩目的“神舟”六号载入航天飞船成功完成了中国人的第二次出征，“神舟”六号载入航天飞船的成功发射和顺利回收，标志着我国航天事业又迈上了一个新台阶，比较在圆轨道上正常运行的“神舟”六号飞船和通信卫星（同步卫星），下列说法中正确的是（）A．“神舟”六号飞船的线速度比通信卫星的线速度小B．“神舟”六号飞船的运行周期比通信卫星的运行周期小C．“神舟”六号飞船的向心加速度比通信卫星的向心加速度小D．“神舟”六号飞船的角速度比通信卫星的角速度小8．假如一个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v2 1B．根据公式F=m ，可知卫星所需的向心力将减小到原来的r 2Mm 1C．根据公式F=G ，可知地球提供的向心力将减小到原来的r2 4D．根据上诉B和C中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的√2/29．组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的最大自转速率。
最新人教版高中物理必修2第六章《人造卫星 宇宙速度》课时训练
课时训练17 人造卫星 宇宙速度一、本题共10小题，每小题6分，共60分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分.1.关于第一宇宙速度，下列说法错误的是（ ）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C.它是使人造地球卫星进入近地圆形轨道上运行的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度答案：AD解析：第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大运行速度（即近地圆形轨道上的运行速度，也是使人造地球卫星进入近地圆形轨道运行的最小发射速度，A 错，B 、C 正确.当v ＞7.9 km/s 时，卫星在椭圆轨道上运动，D 错.2.同步卫星是指相对地面不动的人造地球卫星（ ）A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的答案：D解析：同步卫星指相对地面静止不动的人造地球卫星,它只能定点于赤道正上方,离地面 3.6万千米处,其角速度、公转周期均是定值.正确选项为D.3.土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 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，则该层是土星的卫星群D.若v 2∝R1，则该层是土星的卫星群 答案：AD解析：若环是土星的一部分，则环中各点的角速度相同，对应线速度v=ωR 即v ∝R,其中R 为土星环内任一点到土星中心的距离，故A 正确.若环为卫星群，则环中任一颗粒都有： G 2R Mm =m Rv 2v=RGM ，即v 2∝R 1，故D 选项正确. 4.(2006湖南长沙高三联考)据报道，“嫦娥一号”预计在2007年发射，“嫦娥一号”将在距离月球为h 高处绕月球做匀速圆周运动，已知月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g 0.“嫦娥一号”环绕月球运行的周期为（ ） A.024g R π B.02)(4g h R +π C.02g h R hπ D.0)(2g h R Rh R ++π答案：D解析：“嫦娥一号”绕月运行轨道半径r=R+h.由万有引力提供向心力有：G 2)(h R Mm +=m(R+h) 224Tπ ①.又月球表面处有：G 2R Mm =mg ② 联立①②得：T=0)(2g h R R h R ++π,D 正确. 5.(2005山东潍坊二模)设想在地面上通过火箭将质量为m 的“人造小月亮”送入月球轨道，至少需要做功W.若月球的轨道半径为R ，地球半径为r ，地球表面处的重力加速度为g ，不考虑月球对“人造小月亮”的影响，忽略空气阻力，取地面为零势能面.则“人造小月亮”在月球轨道上运行时（ ）A.动能为r m gR 22B.动能为Rm gr 22C.势能为mgRD.势能为W-Rm gr 22答案：BD解析：“人造小月亮”在月球轨道上运行时，月球对它的万有引力提供向心力，即 G 2R Mm =m Rv 2① 又在地球表面的物体满足m ′g=G 2'r Mm ② 由①②两式联立解得E k =21mv 2=Rm gr 22，故A 错B 对.又地面为零势能面，将“人造小月亮”送入月球轨道至少需做功W ，故由功能关系有E k +E p =W,所以E p =W-E k =W-Rm gr 22，故C 错D 对.6.(2006全国第一次大联考)2005年北京时间7月4日13时52分，美国宇航局“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”目标——“坦普尔一号”彗星.假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其轨道周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是（ ）A.绕太阳运动的角速度不变B.近日点处线速度大于远日点处线速度C.近日点处加速度大于远日点处加速度D.其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数答案：BCD解析：根据F=G 2r Mm =ma=m r v 2=m ω2r 可判断BC 正确.由F=G 2r Mm =224T m πr 可推出32rT =GM24π,故D 选项正确. 7.(2006湖南长沙高三联考)“神舟”六号载人飞船顺利发射升空后，经过115小时32分的太空飞行，在离地面343 km 的圆轨道上运行了77圈，运动中需要多次“轨道维持”.所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小和方向，使飞船能保持在预定轨道上稳定运行.如果不进行“轨道维持”，由于飞船受轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能的变化情况将会是（ ）A.动能、重力势能和机械能逐渐减少B.重力势能逐渐减少，动能逐渐增加，机械能不变C.重力势能逐渐增加，动能逐渐减少，机械能不变D.重力势能逐渐减少，动能逐渐增加，机械能逐渐减少答案：D解析：“神舟”六号在每一圈的运行中，仍可视为匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有G 2r Mm =m r v 2,所以v=rGM 动能E k =21mv 2=r GMm 2,轨道高度降低，r ↓,则E k ↑.又重力做正功，飞船E p ↓，又大气阻力做负功，飞船的机械能E 机↓.综上可知，唯一正确选项为D.8.2005江苏苏、锡、常、镇四市高三联考 由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比律，所以力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比.例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为E=qF ,在引力场中可以用一个类似的物理量来反映各点引力场的强弱.设地球质量为M ，半径为R ，地球表面处重力加速度为g,引力常量为G.如果一个质量为m 的物体位于距地心2R 处的某点，则下列表达式中能反映该点引力强弱的是（ ） A.G 2)2(R M B.G 2)2(R m C.G2)2(R Mm D.4g 答案：AD解析：类比可知：引力场强度应为单位质量的物体所受的万有引力（或重力），故g=m F 万=G 2r M 地表处r=R g 表=G 2RM =g 距地心r=2R 处，g ′=G2)2(R M =41g.选项A 、D 正确.9.2005全国高考理综Ⅰ 把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得（ ）A.火星和地球的质量之比B.火星和太阳的质量之比C.火星和地球到太阳的距离之比D.火星和地球绕太阳运行速度大小之比 答案：CD解析：万有引力提供向心力，得：G 2r Mm =mr 224T π⇒T=2πGM r 3，显然有地火T T =3)(日地日火r r ，又G 2r Mm =m r v 2得v=r GM 地火v v =日火日地r r . 综上可得：C 、D 正确，且只能求得中心天体质量，A 、B 错.10.某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h 处平抛一物体，射程为60 m ，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为（ ）A.10 mB.15 mC.90 mD.360 m答案：A解析：设地球：质量为M 、半径为R ，表面处重力加速度为g.某星球：质量为M 1、半径为R 1，表面处重力加速度g 1，则：地球表面有：G 2R Mm =mg g=2R GM ① 星球表面有：G 211R mM =mg 1g 1=211R GM ②由①②得：g/g 1=2121R M MR ③ 由平抛知识得：h=21gt 2（地表处） ④ h=21g 1t 12（星球表面） ⑤ s=v 0t ⑥ s 1=v 0t 1 ⑦ 由①—⑦得：s 1=61s=10 m 选A. 二、本题共2小题，共14分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.11.（4分）已知地球质量为M ，引力常量为G ，地球半径为R ，另一不知名的星球质量为地球质量的4倍，半径为地球半径的91，则该星球表面附近运行的人造卫星的第一宇宙速度为_____________（用题给已知量表示）.答案：6RGM解析：人造卫星在星球附近绕星球做匀速圆周运动所必须具有的速度叫该星球的第一宇宙速度v Ⅰ,也叫其环绕速度.由万有引力提供向心力得：G 2R Mm =m R v 2 v=RGM 对该星球M 1=4M,R 1=91R ，则该星球的第一宇宙 速度为：v Ⅰ=11R GM =R M G 914∙=6R GM . 12.（10分）随着我国“嫦娥工程”启动，我国航天的下一目标是登上月球，古人幻想的“嫦娥奔月”将变成现实.假若宇航员乘飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆月球，飞船上备有以下实验仪器：A.计时表一只B.弹簧秤一只C.已知质量为m 的物体一个D.天平一只（附砝码一盒）已知宇航员在绕行时及着陆后各作了一次测量，依据测量数据，可求月球的半径R 及月球的质量M （已知万有引力常量为G ）.（1）两次测量所选用的器材分别为____________、____________、____________.（用选项符号表示）（2）两次测量的物理量是____________、____________.（3）试用所给物理量符号分别写出月球半径R 和质量M 的表达式R=____________，M=____________.答案：（1）A B C（2）飞船绕月球运行的周期T 质量为m 的物体在月球表面上的重力F（3）m FT 224π 344316Gm T F π 解析：（1）略 （2）略（3）着陆后用弹簧秤称出质量为m 的物体的重力F ，则F=mg 月 ①.且G 2RMm =mg 月 ② 因为近月飞行，故绕月运行的轨道半径r ≈R,万有引力提供向心力知：G 2R Mm =mR 224Tπ③ 综合①②③得：R=mFT 224π代入②得：M=344316Gm T F π. 三、本题共2小题，共26分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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.13.（12分）设地球的质量为M ，绕太阳做匀速圆周运动，有一质量为m 的飞船，由静止开始自P 点在恒力F 的作用下，沿PD 方向做匀加速直线运动.若一年后飞船在D 点掠过地球上空，且再过两个月又在Q 处掠过地球上空，如图所示，根据以上条件，求地球与太阳间的万有引力的大小.（忽略飞船受地球和太阳的万有引力作用的影响）答案：F=mFM 18132π 解析：设地球公转周期为T ，则两个月时间为6T ，两个月时间地球绕太阳转过60°角. 设地球公转半径为R ，则由几何关系得：DQ=R PD=21aT 2 PQ=21a(67T)2 F=maPQ=PD+DQ解得：R=mFT 72132所以地球与太阳间的万有引力为： F=M 224TπR=m FM 18132π. 14.（14分）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳，升降机能到达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上.已知地球表面的重力加速度取g=10 m/s 2，地球半径R=6 400 km.求：（1）某人在地球表面用弹簧测力计称得视重800 N ，站在升降机中，当升降机以加速度a=g(g 为地球表面处的重力加速度)垂直地面上升，这时此人再一次用同一弹簧测力计称得视重为850 N ，忽略地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度；（2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多少？答案：（1）h=1.92×107 m(2)绳长h ′=3.6×107 m解析：（1）由题意可知人的质量m=80 kg ，对人：850 N-mg ′=mg又g ′=2)(h R GM +和g=2R GM 得g ′=(hR R +)2g,即h=3R=1.92×107 m. （2）设h ′为同步卫星的高度，据G2)'(h R Mm +=m(R+h ′)·(T π2)2,式中T 为地球自转周期,又GM=gR2得h′=3.6×107 m.轻松阅读隐形技术隐形主要是躲避敌方的声、光、电等探测器的探测,提高自身的生存能力.常用隐形技术有：①涂敷迷彩以缩小被敌方光学探测器和目视发现的距离,如执行任务的飞机晚上涂敷黑色迷彩,白天则一般涂浅灰蓝的迷彩,海湾战争期间,多国部队的飞机在转场至沙特阿拉伯等国的航空基地之前,几乎都将原先的迷彩去掉,改涂土黄色,以便与当地的地貌相匹配;②采用涂敷吸波材料、减少自身的雷达反射截面积来达到雷达隐身,如F-117A 飞机采用奇特的多棱锥体外形目的就是将敌方发射来的雷达波以各种角度向飞机上半部的天空散射,比F-117A 晚几年的B-2隐身轰炸机采用曲率半径均匀变化的曲面式机翼设计,使其表面上每一点都向不同方向反射低强度的电磁波,隐身效果极佳且启动特征比F-117A好;③降低红外信息特征达到红外隐身,发动机和尾喷口是主要的红外信息源,对此作巧妙设计的YF-23A 战斗机不易被红外探测装置发现;④控制噪声源和控制噪声的向外发射,据称,在机场附近听到的F-117A 飞机着陆的音响,仅相当于一只蜜蜂在耳边发出的“嗡嗡”声.。
高一物理必修2课时作业 宇宙航行
A．甲的线速度一定大于乙的线速度
B．甲的角速度一定小于乙的角速度
C．甲的加速度一定大于乙的加速度
D．甲的周期一定大于乙的周期
3．地球的质量为 M，人造地球卫星的质量为 m，当卫星在半径为 r 的轨道上绕地球运行时， 线
速度为 v，角速度为 ，向心加速度为 a ，向心力为 F，则当卫星的轨道半径变为 2r 时（ ）
B． 角速度之比 A : B 8 :1
C． 周期之比 T A: TB 1: 4
D． 向心力之比 FA : FB 8 :1
5．人造地球卫星 A 和 B，它们的质量之比为1: 2 ，轨道半径之比为 2 :1，则 A 和 B（ ）
A． 线速度之比 vA : vB 1: 2
B． 角速度之比 A : B 2 2 :1
9．地球和月球的质量之比为 81:1 ，半径之比为 4 :1，求在地球上和月球上发射卫星所需最小
速度之比是多少？
10．一颗人造地球卫星的质量是 1500kg，在离地面 1800km 的圆形轨道上运行，求： （1）卫星绕地球运转的线速度 （2）卫星绕地球运转的周期 （3）卫星绕地球运转的向心 力
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C． 周期之比T A: TB 2 2 :1
D．向心力之比 FA : FB 1:1
6．已知近地卫星的速度大约是 8km / s ，一颗人造卫星距地面的高度等于地球半径，则它的速
度大约是（ ）
A． 8km / s
B． 4 2km / s
C． 4km / s
D． 2 2km / s
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人教版高中物理必修 2 课时作业
人教版高中物理必修 2 课时作业
宇宙航行
第六章 万有引力与航天
1．对于第一宇宙速度，下列说法正确的是（ ）
【单元练】吉林市第一中学高中物理必修2第七章【万有引力与宇宙航行】经典测试(含解析)
一、选择题1．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。
以下判断正确的是（ ） A ．甲的角速度小于乙的角速度 B ．甲的加速度大于乙的加速度 C ．乙的速度大于第一宇宙速度 D ．甲在运行时能经过北京的正上方A解析：AA ．根据万有引力提供向心力22Mm Gmr r ω= 得3GMrω=由甲的高度大于乙的高度，可知甲的角速度小于乙的角速度，A 正确； B ．根据2MmGma r= 解得2M a Gr = 由甲的高度大于乙的高度，甲的加速度小于乙的加速度，B 错误；C ．第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度，则乙的速度小于第一宇宙速度，C 错误；D ．甲为地球同步卫星，轨道平面在赤道的上空，不可能运行时能经过北京的正上方，D 错误。
故选A 。
2．如图所示，甲、乙为两颗轨道在同一平面内的地球人造卫星，其中甲卫星的轨道为圆形，乙卫星的轨道为椭圆形，M 、N 分别为椭圆轨道的近地点和远地点，P 点为两轨道的一个交点，圆形轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等。
以下说法正确的是（ ）A ．卫星乙在M 点的线速度小于在N 点的线速度B ．卫星甲在P 点的线速度小于卫星乙在N 点的线速度C ．卫星甲的周期等于卫星乙的周期D ．卫星甲在P 点的加速度大于卫星乙在P 点的加速度C 解析：CA ．卫星乙从M 点运动到N 点，地球引力相当于阻力，做负功，所以N 点卫星乙的速度会比较小。
则卫星乙在M 点的动能大于在N 点的动能，A 错误；BC ．由开普勒第三定律可知：由于圆轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等，所以二者的周期一定是相等的。
所以卫星乙在N 点的线速度小于卫星甲的线速度，即小于卫星甲在P 点的线速度。
故B 错误，C 正确； D ．由万有引力定律提供向心力可知2GMmma r =所以2GM a r=二者在P 点到地球的距离是相等的，所以二者在P 点的加速度是相等的。
最新人教版高中物理必修2第六章《宇宙航行》课后训练
课后训练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．关于绕地球运行的人造卫星，下列说法正确的是（）A．质量越大，离地面越远，速度越大B．与质量无关，离地面越近，速度越大C．发射人造卫星的火箭通常有三级D．人造卫星的发射速度等于7.9 km/s3．我国成功发射了第12颗和第13颗“北斗”导航卫星，在卫星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4．2012年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107 m。
它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2×107 m）相比（）A．向心力较小B．动能较大C．发射速度都是第一宇宙速度D．角速度较小5．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，此星球的第一宇宙速度为（）A．BC D．26．如图所示在同一轨道平面内的三颗不同的人造地球卫星A、B、C，关于各物理量的关系，下列说法正确的有（）A．根据v v A＜v B＜v CB．根据万有引力定律，F A＞F B＞F CC．向心加速度a A＞a B＞a CD．运动一周后，A先回到原地点7．在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求：（1）卫星运动的线速度；（2）卫星运动的周期。
8．英国某媒体推测：在2020年之前人类有望登上火星，而登上火星的第一人很可能是中国人。
假如你有幸成为人类登陆火星的第一人，乘坐我国自行研制的代表世界领先水平的神舟x号宇宙飞船，通过长途旅行终于亲眼目睹了美丽的火星。
为了熟悉火星的环境，你的飞船绕火星做匀速圆周运动，离火星表面的高度为H，飞行了n圈，测得所用的时间为t。
高中物理3.4 人造卫星 宇宙速度 每课一练(教科版必修2)
题组一 对三个宇宙速度的理解1．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是( )A ．第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度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 第一宇宙速度是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，A 对，B 错；根据G Mmr 2＝m v 2r得v ＝ GMr，可见第一宇宙速度与地球的质量和半径有关，C 、D 错． 2．下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )A ．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝11.2 km/s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v 1，小于v 2B ．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发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体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度D ．第一宇宙速度7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 答案 CD 解析 根据v ＝GMr可知，卫星的轨道半径r 越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v 1＝7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，选项D 正确；实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，选项A 错误；美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项B 错误；第二宇宙速度是在地面附近使物体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造行星的最小发射速度，选项C 正确．3．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s ，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为( )A ．16 km/sB ．32 km/sC ．4 km/sD ．2 km/s 答案 A解析 第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，对于近地卫星，其轨道半径近似等于星球半径，所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律得G Mmr 2＝m v 2r，解得v ＝GMr.因为行星的质量M ′是地球质量M 的6倍，半径R ′是地球半径R 的1.5倍，则v ′v ＝GM ′R ′GM R＝M ′R MR ′＝2，故v ′＝2v ＝2×8 km/s ＝16km/s ，A 正确．4．一颗人造地球卫星以初速度v 发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度增为2v ，则该卫星可能( ) A ．绕地球做匀速圆周运动 B ．绕地球运动，轨道变为椭圆 C ．不绕地球运动，成为太阳的人造行星D ．挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙去了 答案 CD解析 以初速度v 发射后能成为人造地球卫星，可知发射速度v 一定大于第一宇宙速度7.9 km/s ；当以2v 速度发射时，发射速度一定大于15.8 km/s ，已超过了第二宇宙速度11.2 km/s ，也可能超过第三宇宙速度16.7 km/s ，所以此卫星不再绕地球运行，可能绕太阳运行，或者飞到太阳系以外的空间去了，故选项C 、D 正确． 题组二 人造卫星运动的规律5．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线(非赤道)是共面同心圆 B ．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C ．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，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同心圆，但卫星相对地球表面是运动的 答案 CD解析 人造卫星运行时，由于地球对卫星的引力是它做圆周运动的向心力，而这个力的方向必定指向圆心，即指向地心，也就是说人造卫星所在轨道圆的圆心一定要和地球的中心重合，故A 是不对的；由于地球自转，所以卫星的轨道平面也不可能和经线所决定的平面共面，所以B 也是不对的；相对地球表面静止的就是同步卫星，它必须在赤道线平面内，且距地面有确定的高度，这个高度约为三万六千千米，而低于或高于这个轨道的卫星也可以在赤道平面内运动，不过由于它们自转的周期和地球自转周期不同，就会相对于地面运动．6．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 ＝m v 2r ，可知卫星所需的向心力将减少到原来的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，可知卫星运动的线速度将减小到原来的22答案 CD 解析 从v ＝GMr看出，离地球越远的卫星速度越小，当半径加倍时，地球对卫星的万有引力变为原来的14，即地球提供的向心力减小到原来的14，速度变为原来的22倍．7．2013年6月11日17时38分，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课．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 答案 C解析 卫星在圆形轨道上运动的速度v ＝ G Mr.由于轨道半径r ＞地球半径R ，所以v ＜G MR＝7.9 km/s ，C 正确． 8．如图1所示，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( )图1A ．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 答案 A解析 甲、乙两卫星分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动，万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力．由牛顿第二定律G Mm r 2＝ma ＝m 4π2T 2r ＝mω2r ＝m v 2r ，可得a＝GMr2，T ＝2π r 3GM，ω＝ GMr 3，v ＝ GMr.由已知条件可得a 甲＜a 乙，T 甲＞T乙，ω甲＜ω乙，v 甲＜v 乙，故正确选项为A.题组三 对同步卫星规律的理解及应用9．下面关于同步通信卫星的说法中，正确的是( ) A ．同步通信卫星的高度和速率都是确定的B ．同步通信卫星的高度、速度、周期中，有的能确定，有的不能确定，可以调节C ．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min ，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D ．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小 答案 ACD解析 同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度分别相同，由ω＝ GMr 3和h ＝r －R 可知，卫星高度确定，由v ＝ωr 知速率也确定，选项A 正确，B 错误；由T ＝2π r 3GM知，第一颗人造地球卫星的高度比同步通信卫星的低，选项C 正确；由v ＝ GMr知，同步通信卫星比第一颗人造地球卫星的速率小，故选项D 正确．10．关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的说法，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 答案 D解析 由G Mm r 2＝m v 2r 得r ＝GMv 2，可知轨道半径与卫星质量无关，A 错．同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合，即在赤道上空运行，不能在北京上空运行，B 错．第一宇宙速度是卫星在最低圆轨道上运行的速度，而同步卫星在高轨道上运行，其运行速度小于第一宇宙速度，C 错．所谓“同步”就是卫星保持与地面赤道上某一点相对静止，所以同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，D 对．11．“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍．下列说法正确的是( ) A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍 B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍 C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17答案 A解析 根据G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，可得T ＝2πr 3GM ，代入数据，A 正确；根据G Mm r2＝m v 2r，可得v ＝ GM r ，代入数据，B 错误；根据G Mmr2＝mω2r ，可得ω＝ GMr 3，代入数据，C 错误；根据G Mm r 2＝ma ，可得a ＝GMr 2，代入数据，D 错误．题组四 综合应用12．已知地球的半径是6.4×106 m ，地球的自转周期是24 h ，地球的质量是5.98×1024 kg ，引力常量G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，若要发射一颗地球同步卫星，试求：(1)地球同步卫星的轨道半径r ；(2)地球同步卫星的环绕速度v 的大小，并与第一宇宙速度比较大小关系． 答案 (1)4.2×107 m (2)3.1×103 m/s 小于第一宇宙速度 解析 (1)根据万有引力提供向心力得 GMm r 2＝mω2r ，ω＝2πT，则r ＝ 3GMT 24π2＝3 6.67×10－11×5.98×1024×(24×3 600)24×3.142m≈4.2×107 m(2)根据GMmr 2＝m v 2r 得：v ＝GM r＝ 6.67×10－11×5.98×10244.2×107m/s ≈3.1×103 m/s ＝3.1 km/s<7.9 km/s 13．据报载：某国发射了一颗质量为100 kg ，周期为1 h 的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G 的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的14，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的16，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km ，g 地取9.8 m/s 2) 答案 见解析解析 对环月卫星，根据万有引力定律和牛顿第二定律得GMm r 2＝m 4π2T 2r ，解得T ＝2πr 3GM则r ＝R 月时，T 有最小值，又GMR 2月＝g 月故T min ＝2π R 月g 月＝2π 14R 地16g 地＝2π 3R 地2g 地代入数据解得T min ＝1.73 h环月卫星最小周期为1.73 h ，故该报道是则假新闻．。
高一物理必修2课时作业 人造卫星专题
人造卫星专题1．人造地球卫星由于受到稀薄大气的阻力作用，轨道半径会缓慢变小，逐渐落向地面，相应的（）A ．线速度逐渐减小B ．周期逐渐减小C ．向心加速度逐渐减小D ．所受地球引力逐渐减小2．宇宙飞船要与环绕地球运行的轨道空间站对接，飞船为了追上空间站（）A ．可以从较低轨道上加速B ．可以从较高轨道上加速C ．可以从同一高度的轨道上加速D ．无论从什么轨道上，只要加速都行3．同步卫星是指相对于地面静止不动的人造地球卫星，则下列说法中正确的是（）A ．它可以在地面上任意一点的正上方，且离地心的距离可以按照需要选择不同值B ．它可以在地面上任意一点的正上方，且离地心的距离是一定的C ．它只能在赤道正上方，但离地心的距离可以按照需要选择不同值D ．它只能在赤道正上方，且离地心的距离是一定的4．物体a 是地球赤道上的物体，由于地球自转而做匀速圆周运动，卫星b 是地球同步卫星，它们的角速度是a ω、b ω，线速度是a v 、b v ，则（）A ．b a ωω>B ．b a ωω=C ．ba v v <D ．b a v v =5．卫星a 是地球近地卫星，卫星b 是地球同步卫星，它们的角速度是a ω、b ω，线速度是a v 、b v ，则（）A ．b a ωω>B ．b a ωω=C ．ba v v <D ．b a v v =6．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是下列的（）A ．一定等于skm /9.7B ．等于或小于s km /9.7C ．一定大于s km /9.7D ．介于s km /9.7~skm /2.117．地球半径为R ，地面处重力加速度为g ，地球自转周期为T ，地球同步卫星离地面的高度为h ，则地球同步卫星的线速度大小为（）A ．h R gR +2B ．g h R )(+C ．T h R )(2+πD ．无法计算8．如图（1）所示，在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动的卫星A 、B 、C ，某时刻恰好在同一直线上，当卫星B 经过一周期时间，则（）A ．各卫星角速度相等，因而三星仍在同一直线上B ．A 超前于B ，C 落后于BC ．A 超前于B ，C 超前于BD ．A 、C 都落后于B9．航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体（）A ．不受地球的吸引力B ．地球吸引力和向心力平衡C ．对支持它的物体的压力为零D ．受地球的吸引力减小10．地球半径为R ，距地心高为h 处有一颗同步卫星，另一个星球半径为3R ，距该星球球心高度为h 3处也有一颗同步卫星，它的周期为72h ，则该星球的平均密度与地球的平均密度比值为（）A ．9:1B ．3:1C ．1:9D ．1:311．已知地球半径为R ，自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g ，则地球同步卫星离地面的高度可表示为________________12．某星球质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的21，在该星球上发射卫星，其第一宇宙速度为_______________。
高一物理人教版必修二 6.2人造卫星经典练习题(无答案)
第六章 万有引力定律第五节+ 《人造卫星、宇宙速度》习题[练习]1、某人在一星球上以速度v 0竖直上抛一物体，经时间t 后物体落回手中。
已知星球半径为R ，那么使物体不再落回星球表面，物体抛出时的速度至少为（ ）2、两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为T A : T B = 1: 8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（ ）A. R A : R B = 4:1; V A : V B = 1:2B. R A : R B = 4:1; V A : V B = 2:1C. R A : R B = 1:4; V A : V B = 1:2D. R A : R B = 1:4; V A : V B = 2:13、假如一作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍仍作圆周运动，则（ ）A.根据公式v=ωr ，可知卫星运动的线速度增大到原来2倍B.根据公式rv m F 2= ，可知卫星所需的向心力将减小到原来的21倍 C.根据公式 2rGMm F =，可知地球提供的向心力将减小到原来的41倍 D.根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度减小2倍到原来的24、某一颗人造地球同步卫星距地面的高度为h，设地球半径为R，自转周期为T，地面处的重力加速度为g，则该同步卫星的线速度的大小为()A．((h+R)g)0.5 B．2π(h+R)/TC．(R2g/(h+R))0.5D．(Rg)0.5；5、某球状行星具有均匀的质量密度ρ，当行星自转周期为下列哪个值时，其赤道上的物体将要飞离球面( )。
A.（3π/ρG）0.5B.（π/ρG）0.5C. 3πG/4D. 4πG/36、两个球形行星A和B各有一卫星a和b，卫星的圆轨道接近各行星的表面。
如果两行星质量之比为M A/M B＝p，两行星半径之比R A/R B＝q，则两卫星周期之比T a/T b为（）q√q/p q√p p√p/q√pqA、B、C、D、7、一航天飞机绕地球作匀速圆周运动，航在飞机内一机械手将物体相对航天飞机无初速地释放于机外，则此物体将：（）A．自由落体运动；B．做平抛运动；C ．绕地球做匀速运动；D ．与航天飞机相对距离保持不变。
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课时6 人造卫星 宇宙速度
例题推荐
1．关于人造卫星，下列说法中可能的是（ ）
A ．人造卫星环绕地球运行的速率是7．9km ／s
B ．人造卫星环绕地球运行的速率是5．0km ／s
C ．人造卫星环绕地球运行的周期是80min
D ．人造卫星环绕地球运行的周期是200min
2．观察到某一行星有颗卫星以半径R 、周期T 环绕此行星做圆周环绕运动，卫星的质量为m ．
(1)求行星的质量；
(2)求卫星的向心加速度；
(3)若行星的半径是卫星运行轨道半径的1／l0，那么该行星表面的重力加速度有多大?
练习巩固
3．绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星卫星离地面越高，其线速度越 ，角速度越 ，旋转周期越 。
4，绕地球做圆周运动的人造卫星中，有一与内壁相接触的物体，这个物体 （ ）
A ．受到地球的吸引力和卫星内壁的支持力的作用
B ．受到地球的吸引力和向心力的作用
C ．物体处于失重状态，不受任何力的作用
D ．只受地球吸引力的作用
5．当人造卫星已进入预定运行轨道后，下列叙述中正确的是 （ ）
A ．卫星及卫星内一切物体均不受重力作用
B ．仍受重力作用，并可用弹簧秤直接称出物体所受重力的大小
C ．如果在卫星内有—物体自由释放，则卫星内观察者将可以看到物体做自由落体运动
D ．如果卫星自然破裂成质量不等的两块，则该两块仍按原来的轨道和周期运行
6．地球的半径为R 0，地面的重力加速度为g ，一个质量为m 的人造卫星，在离地面高度为h ＝R 0的圆形轨道上绕地球运行，则 （ ）
A ．人造卫星的角速度为0
8R g B ．人造卫星的周期g R T 022π= C ．人造卫星受到地球的引力为mg F 2
1= D ．人造卫星的速度g R v 0=
7．已知地球的质量为M ，月球的质量为m ，月球绕地球的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，则月球绕地球运行轨道处的重力加速度大小等于 ( )
A ．2r m G
B ．2r M G
C ．224T G π
D ．2
24T r G π
8．两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动的周期之比为T A ∶T B ＝l ∶8，则两颗卫星的轨道半径之比和速率之比分别为 ( )
A ．4∶1，1∶2
B ．4∶1，2∶1
C ．1∶4，2∶1
D ．1∶4，1∶2
9．“吴健雄”星的直径约为32 km ，密度与地球相近．若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表面运行，它的环绕速率约为 ( )
A ．10m ／s
B ．20m ／s
C ．30m ／s
D ．40m ／s
10．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R ，线速度为v ，周期为T ，若要使卫星的周期变为2T ，可能的方法是 ( )
A ．R 不变，使线速度变为v ／2
B ．v 不变。
使轨道半径变为2R
C ．轨道半径变为R 34
D ．无法实现
11．已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星的环绕速度为7，9 km ／s ，周期为84 min ．那么在月球上发射—颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多大?
12．月球表面重力加速度为地球表面重力加速度1／6，一位在地球表面最多能举起质量为120kg 杠铃的举重运动员，在月球上最多能举多大质量的杠铃?
课时6 人造卫星 宇宙速度
1．ABD 2．(1)2324GT R π(2) 224T R π(3) 22400T
R π 3．小 小 长 4．D 5．B 6．A 7．B 8．C 9．B 10．C 11．1.75km ／s 94.5min 12．720kg。