2020届高三物理一轮复习课时作业：第四章 第5讲 天体运动与人造卫星

课时作业(十五)

[基础题组]

一、单项选择题

1．人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．卫星离地球越远，角速度越大

B ．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相同

C ．一切卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/s

D ．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动 解析：卫星所受的万有引力提供向心力，则G Mm

r 2＝m v 2r ＝mω2r ，可知r 越大，角速度

越小，r 一定，线速度大小一定，A 错误，B 正确；7.9 km/s 是地球卫星的最大环绕速度，C 错误；因为地球会自转，同步卫星只能在赤道上方的圆轨道上运动，D 错误．

答案：B

2．(2019·河北石家庄模拟)如图所示，人造卫星A 、B 在同一平面内绕地心O 做匀速圆周运动，已知AB 连线与AO 连线间的夹角最大为θ，则卫星A 、B 的线速度之比为( )

A ．sin θ B.1sin θ C.sin θ

D.

1sin θ

解析：由题图可知，当AB 连线与B 所在的圆周相切时，AB 连线与AO 连线的夹角θ最大，由几何关系可知，sin θ＝r B r A ；根据G Mm

r 2＝m v 2r 可知，v ＝

GM

r ，故v A v B

＝r B

r A

＝sin θ，选项C 正确．

答案：C

3.(2019·天津模拟)中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统．预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力．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：a 的轨道半径大于c 的轨道半径，因此卫星a 的角速度小于c 的角速度，选项A 正确；a 的轨道半径与b 的轨道半径相等，因此卫星a 的加速度等于b 的加速度，选项B 错误；a 的轨道半径大于地球半径，因此卫星a 的运行速度小于第一宇宙速度，选项C 错误；a 的轨道半径与b 的轨道半径相等，卫星b 的周期等于a 的周期，为24 h ，选项D 错误．

答案：A

4．(2019·江苏淮安质检)科学家预测银河系中所有行星的数量大概在2～3万亿之间．目前在银河系发现一颗类地行星，半径是地球半径的两倍，质量是地球质量的三倍．卫星a 、b 分别绕地球、类地行星做匀速圆周运动，它们距中心天体表面的高度均等于地球的半径．则卫星a 、b 的( )

A ．线速度之比为1∶ 3

B ．角速度之比为3∶2 2

C ．周期之比为22∶ 3

D ．加速度之比为4∶3

解析：设地球的半径为R ，质量为M ，则类地行星的半径为2R ，质量为3M ，卫星a 的运动半径为R a ＝2R ，卫星b 的运动半径为R b ＝3R ，万有引力充当向心力，根据公式G Mm r 2＝

m v 2r ，可得v a ＝GM

2R ，v b

＝GM R ，故线速度之比为1∶2，A 错误；根据公式G Mm

r 2＝mω2r ，可得ωa ＝

GM

(2R )3

，ωb ＝3GM (3R )3

，故角速度之比为3∶22，根据T ＝2πω，可得周期之比为

22∶3，B 正确，C 错误；根据公式G Mm r 2＝ma ，可得a a ＝GM (2R )2，a b

＝3GM

(3R )2，故加速度之比为3∶4，D 错误．

答案：B

5．我国发射的“天宫二号”空间实验室与之后发射“神舟十一号”成功完成对接．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )

A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

解析：飞船在同一轨道上加速追赶空间实验室时，速度增大，所需向心力大于万有引力，飞船将做离心运动，不能实现与空间实验室的对接，选项A错误；同理，空间实验室在同一轨道上减速等待飞船时，速度减小，所需向心力小于万有引力，空间实验室做近心运动，也不能实现对接，选项B错误；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速时，飞船做离心运动，逐渐靠近空间实验室，可实现对接，选项C正确；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速时，飞船将做近心运动，远离空间实验室，不能实现对接，选项D错误．答案：C

二、多项选择题

6．(2019·广东广州华南师大附中模拟)关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是()

A．在同一轨道上运行的两颗质量相同的卫星，它们的动量相同

B．在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的机械能可能不同

C．若卫星运动的周期与地球自转周期相同，它就是同步卫星

D．沿椭圆轨道运行的卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率

解析：在同一轨道上运行的两颗质量相同的卫星，它们的速度大小相同，但是方向不同，则动量大小相同，方向不同，即动量不同，选项A错误；在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的高度和速率都相同，但是质量可能不同，机械能可能不同，选项B正确；若卫星运动的周期与地球自转周期相同，但它的轨道必须与赤道在同一平面内它才是同步卫星，选项C错误；沿椭圆轨道运行的卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率，例如在与长轴对称的两点上，选项D正确．

答案：BD

7．(2019·河北沧州一中高三月考)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b是近地轨道地球卫星；c是地球的同步卫星；d是高空探测卫星．它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则()