人教版高中物理必修2-6.5《人造卫星和宇宙飞船》专项练习
2019-2020学年高中物理专题6.5宇宙航行测基础版新人教版必修2.doc
2019-2020学年高中物理专题6.5宇宙航行测基础版新人教版必修2 一、选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分。
在每小题给出的四个选项中. 1~6题只有一项符合题目要求；7~8题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．关于第一宇宙速度，下列说法不正确的是( )A. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度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【答案】D注意第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．2．以下关于宇宙速度的说法中正确的是（）A. 第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度B. 对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度C. 对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，近地点速度一定在7.9 km/s－11.2 km/s之间D.在地球表面发射一个物体并使它绕月球运动，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度【答案】B【解析】根据v A 错误；对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，到达远地点时必须要加速才能进入同高度的圆轨道，故远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度，选项B正确；对于绕地球运动的卫星，如果近地点在地球表面附近时，卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s而小于11.2 km/s 时，卫星将沿椭圆轨道运行，选项C错误；根据万有引力提供向心力，在半径一定的情况下，速度越大，所需要的向心力越大．如果向心力不足，物体将做离心运动．物体在地球表面轨道上运动时，受到的向心力刚好对应的速度就是7.9km/s．超过就要做离心运动．而要完全脱离地球引力，需要的速度为11.2km/s．所以，当速度在7.9--11.2km/s之间时．人造卫星既不能保持在地球附近做圆周运动，又无法完全逃离地球．最终轨迹就是一个椭圆，故D错误．故选B.3．某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。
【2020】高中物理第六章万有引力与航天专题课人造卫星问题习题新人教版必修2
A.R31 R32
B.R2 R1
C.R22 R21
D.R2 R1
8．(多选)20xx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
，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
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LZ2－1
A．R＝R
03t20
（t
－T
）2
B．R＝R
t0 t0－T
C．R＝R
03t0
（t0－T0）2
D．R＝R
03t20
t
－T
10．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/ s2)。
高中物理新课标人教版(必修2)6.5《宇宙航行》课后检测题
第六章限时检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(江西金溪一中08～09学年高一下学期月考)下面说法中正确的有()A．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．经典力学只适用于高速运动和宏观世界C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的D．牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了引力常量的值答案：C2．(四川绵阳南山中学08～09学年高一下学期期中)我们在推导第一宇宙速度时，需要做一些假设．例如：(1)卫星做匀速圆周运动；(2)卫星的运转周期等于地球自转周期；(3)卫星的轨道半径等于地球半径；(4)卫星需要的向心力等于它在地面上的重力．上面的四种假设正确的是()A．(1)(2)(3)B．(2)(3)(4)C．(1)(2)(4)D．(1)(3)(4)答案：D3．“和平号”飞船(如图所示)历经15年的太空非凡表演，终于在2001年3月23日北京时间14时2分谢幕．为使“和平号”退出舞台，科学家在“合适的时间，合适的地点”进行了三次“点火”，终于使其准确地坠落在南太平洋的预定区域，关于“点火”的作用()A．由GM/r＝v2可知，卫星在近地轨道的速度大，为使“和平号”高度下降，就使其速度增加，故点火时喷“火”方向应与“和平号”运动方向相反B．“点火”时喷火方向应沿背离地心方向，这样才能由于反冲，迫使“和平号”降低高度C．“点火”时喷火方向应与“和平号”运动方向相同，使“和平号”减速，由GM/r ＝v2知，当速度减小时，由于万有引力大于“和平号”运动时所需的向心力，故“和平号”将降低高度D．“和平号”早已失去控制，“点火”只不过是按先前编制的程序而动作．喷火的方向无关紧要，其作用是使“和平号”运动不稳定，从而增大与空气的阻力答案：C解析：只有使速度减小能使其落回地面，减小速度的方法是向原速度的方向喷火．4．北京时间2005年7月4日下午1时52分(美国东部时间7月4日凌晨1时52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为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：由开普勒第二定律知近日点处线速度大于远日点处线速度B 正确，由开普勒第三定律可知D 正确．由万有引力提供向心力得C 正确．5．2005年我国成功地发射了历史上的第二艘载人宇宙飞船——“神舟”六号．飞船于2005年10月12日9时0分在中国酒泉卫星发射场用长征2号F 运载火箭发射成功，飞船返回舱于2005年10月17日4时33分成功着陆．飞船共飞行115小时32分钟，绕地球飞行77圈，行程约325万公里．下列论述正确的是( )A ．飞船由火箭承载升空过程中，飞船中的宇航员处于超重状态B ．飞船返回舱打开减速伞下降的过程中，飞船中的宇航员处于失重状态C ．“神舟”六号飞船绕地球飞行速度比月球绕地球运行的速度要小D ．“神舟”六号飞船绕地球飞行周期比月球绕地球运行的周期要大答案：A解析：飞船由火箭承载升空过程处于加速上升是超重，A 正确．减速下降加速度向上也是超重，B 错．飞船的运行轨道比月球的轨道低，故运行速度大，周期短，C 、D 错．6．下图是“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答案：C解析：“嫦娥一号”卫星没有摆脱太阳引力束缚，不需达到第三宇宙速度，A 错．在绕月轨道上有：Gm 月m 卫r 2＝m 卫r 4π2T 2，可见两侧卫星质量m 卫抵消，T 与m 卫无关，B 错．由万有引力定律知F ＝G m 月m 卫r 2，F 与r 2成反比，C 对．卫星绕月球旋转，被月球捕获，受月球引力大些，D 错．7．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卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造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：由题意可知，这两颗卫星均为地球同步卫星，因此必位于赤道上空，且与地心距离相等，因此C 正确．8．三颗人造地球卫星A 、B 、C 绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知m A ＝m B ＜m C ，则三颗卫星的( )A ．线速度关系v A ＞vB ＝v CB ．周期关系T A ＜T B ＝T CC ．向心力关系F A ＝F B ＜F CD ．半径与周期关系R 3A T 2A ＝R 3B T 2B ＝R 3C T 2C答案：ABD解析：由v ＝GM r可知A 正确．又T ＝2πr v ∴B 正确 由万有引力定律知C 错由开普勒三定律知D 正确．9．一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行．认为行星是密度均匀的球体．要确定该行星的密度，只需要测量( )A ．飞船的轨道半径B ．飞船的运行速度C ．飞船的运行周期D ．行星的质量答案：C解析：万有引力充当向心力，G Mm r 2＝m (2πT )2r ，由此求出星球的质量M ＝4π2r 3GT2(r 为飞船的轨道半径)．星球密度ρ＝M43πR 3(R 为星球的半径)．因为飞船在该星球表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，飞船的轨道半径r 等于星球的半径R ，ρ＝4π2r 3GT 243πR 3＝3πr 3GT 2R 3＝3πGT 2. 10．(东北师大附中08～09学年高一下学期期中)如图所示，从地面上的A 点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下沿着ACB 椭圆轨道飞行击中地面上的目标B 点，C 点为轨道的远地点，C 点距地面高度为h .已知地球半径为R ，地球质量为M ，万有引力常量为G .设离地面高度为h 的圆形轨道上的卫星运动的周期为T 1，沿着椭圆轨道运动的导弹的周期为T 2，下面论述正确的是( )A ．导弹在C 点的速度小于GM R ＋hB ．导弹在C 点的加速度等于GM (R ＋h )2C ．地球球心为导弹椭圆轨道的一个焦点D ．它们的周期大小关系为T 1>T 2答案：ABCD第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．请将图中三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：________、________、________，任选其中两位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：____________________________________.答案：伽利略 牛顿 爱因斯坦伽利略：望远镜的早期发明，将实验方法引进物理学等．牛顿：发现运动定律、万有引力定律等．爱因斯坦：光电效应、相对论等．12．如图甲所示是人造卫星两条轨道示意图，其中a 是地球同步卫星的轨道，b 是极地卫星的轨道．(轨道平面与赤道所在平面垂直)2001年4月1日，美国的一架军用侦察机在我国空域侦察飞行时，将我国一架战斗机撞毁，导致飞行员牺牲，并非法降落在我国海南岛，激起我国人民的极大愤慨．图乙是在海南岛上空拍摄的停在海南陵水机场美机的情形．假如此照片是图甲所示中的两种卫星之一拍摄的，则拍摄此照片的卫星是________，简要说明你的判断理由________________________________________________．答案：极地卫星b 此照片是在海南岛上空拍摄的，地球同步卫星不可能在海南岛上空，极地卫星可以经过海南岛上空．13．2003年10月15日9时整，中国第一艘载人飞船“神舟五号”由“长征2号F ”运载火箭从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空，10分钟后，成功进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟，带着中国人的千年企盼梦圆浩瀚太空，中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家．(1)火箭在加速上升过程中宇航员处于________状态(选填“超重”或“失重”)．由于地球在自西向东不停地自转，为节省燃料，火箭在升空后，应向________方向飞行(选填“偏东”、“偏西”)．(2)在飞船的返回舱表面涂有一层特殊的材料，这种材料在遇高温时要熔化，汽化而________大量的热量，从而防止返回地面时与大气层摩擦而被烧坏．(3)目前中国正在实施“嫦娥一号”登月工程，已知月球表面没有空气，没有磁场，引力为地球的16，假如登上月球，你能够________(填代号) A ．用指南针判断方向B ．轻易跃过3米高度C ．乘坐热气球探险D ．做托里拆利实验时发现内外水银面高度差为76cm答案：超重 偏东 吸收 B三、论述·计算题(共4小题，42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)14．(10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 ，求这星球上的第一宇宙速度．答案：2v R t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 ＝2v t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 ＝m v 21R该星球表面的第一宇宙速度为v 1＝gR ＝2v R t. 15．(10分)某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100kg ，周期为1h 的人造环月球卫星．一位同学记不住引力常量G 的数值且手边没有可查找的材料，但他记得月球半径约为地球的14，月球表面重力加速度约为地球的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6.4×103km)证明：因为G Mm R 2＝m 4π2T2R 所以T ＝2πR 3GM ，而g ＝GM R2 故T min ＝2πR 3GM ＝2πR 月g 月＝2π14R 地16g 地 ＝2π3R 地2g 地＝2π3×6.4×1062×9.8s ＝6.2×103s ≈1.72h. 环月卫星最小周期约为1.72h ，故该报道是则假新闻．16．(10分)(江苏常熟市09～10学年高一下学期期中)发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h 1的圆形近地轨道上，在卫星经过A 点时点火(喷气发动机工作)实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A ，远地点为B .在卫星沿椭圆轨道运动经过B 点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道(远地点B 在同步轨道上)，如图所示．两次点火过程都是使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短．已知同步卫星的运动周期为T ，地球的半径为R ，地球表面重力加速度为g ，求：(1)卫星在近地圆形轨道运行接近A 点时的加速度大小；(2)卫星在椭圆形轨道上运行接近A 点时的加速度大小；(3)卫星同步轨道距地面的高度．答案：(1)R 2g (R ＋h 1)2 (2)R 2g (R ＋h 1)2(3)3gR 2T 24π2－R 解析：(1)设地球质量为M ，卫星质量为m ，万有引力常量为G ，卫星在近地圆轨道运动接近A 点时加速度为a A ，根据牛顿第二定律G Mm (R ＋h 1)2＝ma A 可认为物体在地球表面上受到的万有引力等于重力G Mm R2＝mg 解得a A ＝R 2(R ＋h 1)2g (2)根据牛顿第二定律F 万＝ma 得：加速度a ＝R 2(R ＋h 1)2g (3)设同步轨道距地面高度为h 2，根据牛顿第二定律有：G Mm (R ＋h 2)2＝m 4π2T 2(R ＋h 2) 由上式解得：h 2＝3gR 2T 24π2－R 17．(12分)天文探测上的脉冲星就是中子星，其密度比原子核还要大．中子星表面有极强的磁场，由于处于高速旋转状态，使得它发出的电磁波辐射都是“集束的”，像一个旋转的“探照灯”，我们在地球上只能周期性地接收到电磁波脉冲(如图所示)．设我们每隔0.1s 接收一次中子星发出的电磁波脉冲，万有引力常量G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，球的体积V ＝43πr 3.(1)为保证该中子星赤道上任意质点不会飞出，求该中子星的最小密度；(2)在(1)中条件下，若该中子星半径为r ＝10km ，求中子星上极点A 的重力加速度g .答案：(1)1.4×1013kg/m 3 (2)3.91×107m/s 2解析：(1)该脉冲星半径为r ，质量为M ，赤道上质点m 所受万有引力提供向心力，则有G Mm r 2＝m (2πT)2r 该星球密度为ρ＝M 43πr 3 解得ρ＝1.4×1013kg/m 3.(2)A 处的重力等于万有引力，有G Mm r 2＝mg 解得g ＝3.91×107m/s 2.友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编辑，期待您的好评与关注！。
人教版高中物理必修二万有引力与航天专题练习
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）万有引力与航天专题练习题型一1．宇宙飞船进人一个围绕太阳运行的近乎圆形轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是：（A ）3年 （B ）9年 （C ）27年 （D ）81年4．两颗人造地球卫星质量之比是1∶2，轨道半径之比是3∶1，则下述说法中，正确的是：（A ）它们的周期之比是3∶1 （B ）它们的线速度之比是1∶3（C ）它们的向心加速度之比是1∶9 （D ）它们的向心力之比是1∶96.对某行星的一颗卫星进行观测，已知运行的轨迹是半径为r 的圆周，周期为T ，求：（1）该行星的质量；（2）测得行星的半径为卫星轨道半径的1/10，则此行星表面重力加速度为多大？题型二：1.在一个半径为R 的行星表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，上升的最大高度为h ，若发射一个环绕该星球表面运行的卫星，则此卫星环绕速度的值为：（A ）02v h R （B ）0v h R （C ）02v hR （D ）条件不充分，无法求出 2．某人站在一星球上，以速度v 0竖直向上抛一小球，经t 秒后，球落回手中，已知该星球半径为R ，现将此球沿此星球表面将小球水平抛出，欲使其不落回星球，则抛出时的速度至少为（ ）A ．tv 0 B ．t R v 02 C ．t R v 0 D ．Rt v 0 3.一星球密度和地球密度相同，它的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，则该星球质量是地球质量的（忽略地球、星球的自转）（ ）A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍4.一个登月的宇航员，能否用一个弹簧秤和一个质量为m 的砝码，估测出月球的质量和密度？如果能，说明估测方法并写出表达式。
（月球半径为R 已知）题型三：1.地球质量为M ，半径为R ，万有引力恒量为G ，发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星，卫星的速度称为第一宇宙速度。
（1）试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式，要求写出推导依据。
高中物理 第六章 万有引力与航天 专题课人造卫星问题习题 新人教版必修2
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.R2 R1C.R22 R21D.R2 R18．(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R0，周期为T0，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t0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＝R03t2（t0－T0）2B．R＝R0t0t0－TC．R＝R03t（t0－T0）2D．R＝R03t2t0－T010．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 ＝GM r 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＝GMr3，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 4π2T2(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 4π2T2R 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 3GT2. (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.。
人教版高中物理必修二宇宙航行同步练习(2).docx
高中物理学习材料桑水制作宇宙航行 同步练习1.可以发射这样一颗人造地球卫星，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2．同步通信卫星相对于地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法中错误的是（ ）A. 各国的同步通信卫星都在同一圆周上运行B. 同步通信卫星的速率是唯一的C. 同步通信卫星处于平衡状态D. 同步通信卫星加速度大小是唯一的3. 对于人造地球卫星，可以判断 （ ）A ．根据gR v =，环绕速度随R 的增大而增大B ．根据r v =ω，当R 增大到原来的两倍时，卫星的角速度减小为原来的一半 C ．根据2R GMmF =，当R 增大到原来的两倍时，卫星需要的向心力减小为原来的41 D ．根据R mv F 2=，当R 增大到原来的两倍时，卫星需要的向心力减小为原来的21 4．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两颗人造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5．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，他们的轨道近似为圆。
已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（ ）A ．火卫一距火星表面较近B ．火卫二的角速度较大C ．火卫一的运动速度较大D ．火卫二的加向心速度较大6．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7.9 km/sB．人造卫星环绕地球运行的速率是5.0 km/sC．人造卫星环绕地球运行的周期是80 minD．人造卫星环绕地球运行的周期是200 min7．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．它能用于我国的电视广播是因为它在北京上空运行C．它的运行速率比第一宇宙速度大D．它运行的角速度与地球自转的角速度相同8. 启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星后一轨道与前一轨道相比（）A．速率增大 B．周期减小 C．万有引力减小 D．加速度增大9. 2004年，我国和欧盟合作正式启动伽利略卫星导航定位系统计划，这将结束美国全球卫星定位系统（GPS）一统天下的局面。
高一物理人教版必修二-第六章-万有引力与航天单元练习题(含答案)
第六章万有引力及航天一、单选题1. “嫦娥三号”探测器由“长征三号”乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察．“嫦娥三号”的部分飞行轨道示意图如图所示．假设“嫦娥三号”在圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力．下列说法中正确的是( )A．“嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中，速度逐渐变小B．“嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中，月球的引力对其做负功C．若已知“嫦娥三号”在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量，则可计算出月球的密度D．“嫦娥三号”在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等2.假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G，则地球的密度为( )A．B．C．D．3.“空间站”是科学家进行天文探测和科学实验的特殊而又重要的场所．假设“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运动，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，且运行方向及地球自转方向一致．下列说法正确的有( )A．“空间站”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度B．“空间站”运行的速度等于同步卫星运行速度的倍C．站在地球赤道上的人观察到它向西运动D．在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在舱中悬浮或静止4.下列说法正确的是( )A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值5.设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k(均不计阻力)，且已知地球及该天体的半径之比也为k，则地球及此天体的质量之比为( )A． 1B．k2C．kD．6.将火星和地球绕太阳的运动近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径r1＝2.3×1011m，地球的轨道半径为r2＝1.5×1011m，根据你所掌握的物理和天文知识，估算出火星及地球相邻两次距离最小的时间间隔约为( )A． 1年B． 2年C． 3年D． 4年7.2012年10月10日太空探索技术公司(SpaceX)的“龙”飞船已及国际空间站成功对接．“龙”飞船运抵了许多货物，包括实验器材、备件、空间站宇航员所需的衣服和食品以及一个冰箱，冰箱里还装有冰激凌，下列相关分析中正确的是( )A．“龙”飞船的发射速度，国际空间站的运行速度均小于第一宇宙速度B．“龙”飞船欲实现对接，必须在国际空间站的后下方，伺机喷气减速变轨，实现对接C．“龙”飞船喷气加速前，“龙”飞船及国际空间站的加速度大小相等D．空间站中收到的冰激凌处于完全失重状态8.设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R(R是地球的半径)处，由于地球的引力作用而产生的加速度为g，则为( )A． 1B．C．D．9.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10.下列说法正确的是( )A．伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法是：提出问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论B．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例情况，所以，牛顿第一定律可以不学C．牛顿在寻找万有引力的过程中，他既没有利用牛顿第二定律，也没有利用牛顿第三定律，只利用了开普勒第三定律D．第谷通过自己的观测，发现行星运行的轨道是椭圆，发现了行星运动定律二、多选题11.(多选)“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭，轨道控制结束，卫星进入地月转移轨道，图中MN之间的一段曲线表示转移轨道的一部分，P是轨道上的一点，直线AB过P点且和两边轨道相切，下列说法中正确的是( )A．卫星在此段轨道上，动能不变B．卫星经过P点时动能最小C．卫星经过P点时速度方向由P指向BD．卫星经过P点时加速度为012.(多选)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是( )A．开普勒认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才及弹簧的形变量成正比B．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性C．卡文迪许利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D．牛顿认为在足够高的山上以足够大的水平速度抛出一物，物体就不会再落回地球上13.(多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统P、Q绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若PO>OQ，则( )A．星球P的质量一定大于Q的质量B．星球P的线速度一定大于Q的线速度C．双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大14.(多选)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做圆周运动，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4h内转过的圆心角是D．d的运动周期可能是30 h15.(多选)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，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是( )A．卫星距地面的高度为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GD．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度三、计算题16.经过天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识，双星系统由两个星体组成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统来处理(即其它星体对双星的作用可忽略不计)．现根据对某一双星系统的光度学测量确定：该双星系统中每个星体的质量都是m，两者相距L，它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动．(1)试计算该双星系统的运动周期T1.(2)若实际中观测到的运动周期为T2,T2及T1并不是相同的，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质，它均匀地充满整个宇宙，因此对双星运动的周期有一定的影响．为了简化模型，我们假定在如图所示的球体内(直径看作L)均匀分布的这种暗物质才对双星有引力的作用，不考虑其他暗物质对双星的影响，已知这种暗物质的密度为ρ，求T1∶T2.17.为了研究太阳演化进程，需要知道太阳目前的质量M.已知地球半径R＝6.4×106m，地球质量m＝6.0×1024kg，日地中心的距离r＝1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2,1年约为3.2×107s，试估算太阳目前的质量M.18.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星．若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知万有引力常量为G.(1)则该天体的密度是多少？(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？四、填空题19.牛顿运动定律和万有引力定律在_____、_________、__________的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．20.地球赤道上的物体A，近地卫星B(轨道半径等于地球半径)，同步卫星C，若用TA、TB、TC；v A、v B、v C；分别表示三者周期，线速度，则满足________，________.21.宇航员在某星球表面，将一小球从离地面h高处以初速v0水平抛出，测出小球落地点及抛出点间的水平位移为s，若该星球的半径为R，万有引力常量为G，则该星球表面重力加速度为__________，该星球的平均密度为__________．22.两行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星的圆轨道接近各自行星表面，如果两行星质量之比MA∶MB＝2∶1，两行星半径之比RA∶RB＝1∶2，则两个卫星周期之比Ta∶Tb＝________，向心加速度之比为________.23.已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径r，运动周期为T，(1)中心天体的质量M＝____；(2)若中心天体的半径为R，则其平均密度ρ＝____；(3)若星体在中心天体表面附近做匀速圆周运动，则其平均密度ρ＝____.答案解析1.【答案】D【解析】“嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中，月球对卫星的引力做正功，动能增大，则速度增大，故A、B错误；根据万有引力等于向心力，有G＝m，得M＝，据此可知若已知“嫦娥三号”在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量，可求出月球的质量，但月球的体积未知，不能求出月球的密度，故C错误；对于“嫦娥三号”，有G＝ma，a＝，在P点，M和r相同，则嫦娥三号在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等，故D正确．2.【答案】B【解析】根据万有引力及重力的关系解题．物体在地球的两极时：mg0＝G；物体在赤道上时mg＋m2R＝G.以上两式联立，解得地球的密度ρ＝.故选项B正确，选项A、C、D错误．3.【答案】A【解析】由v同步＝，v空间站＝，则B错．再结合v＝ωr，可知ω空间站＞ω地球，所以人观察到它向东运动，C错．空间站的宇航员只受万有引力，受力不平衡，所以D错．4.【答案】B【解析】牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用．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，故选项B正确．A、C错误；经典力学不能用于处理高速运行的物体；故D错误．5.【答案】C【解析】在地球上：h＝某天体上；h′＝因为＝k所以＝k根据G＝mg，G＝mg′可知＝又因为＝k联立得：＝k6.【答案】B【解析】根据开普勒第三定律可得＝，解得＝≈，因为T地＝1年，所以T火≈1.9年，火星及地球转过的角度之差Δθ＝2π时，相邻再次相距最近，故有(－)t＝2π，解得t≈2.1，近似为2年，故B正确．7.【答案】D【解析】第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，所以“龙”飞船的发射速度介于7.9 km/s及11.2 km/s之间，故A错误；“龙”飞船欲实现对接，必须在国际空间站的后下方，伺机喷气加速做离心运动，可以实现对接，故B错误；“龙”飞船喷气加速前，在国际空间站的后下方，根据a＝得“龙”飞船及国际空间站的加速度不相等，故C错误；空间站中收到的冰激凌只受重力，处于完全失重状态，故D正确．8.【答案】D【解析】地球表面处的重力加速度和离地心高4R处的加速度均由地球对物体的万有引力产生，所以有：地面上：G＝mg0①离地心4R处：G＝mg②由①②两式得＝()2＝，故D正确.9.【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＝m得v＝，可见第一宇宙速度及地球的质量和半径有关，C、D错．10.【答案】A【解析】A项是伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法，A正确；牛顿第一定律指出，物体“不受外力”作用时的运动状态，或者是静止不动，或者是做匀速直线运动．牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．B错误；牛顿在寻找万有引力的过程中，他利用了牛顿第二定律，牛顿第三定律和开普勒第三定律，C错误；开普勒在第谷观测数据的基础上总结出了行星运动三定律，D错误．11.【答案】BCD12.【答案】CD【解析】胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才及弹簧的形变量成正比，故A错误；牛顿用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性，故B错误；卡文迪许利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值，故C正确；牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上，故D正确；故选C、D.13.【答案】BD【解析】根据万有引力提供向心力m1ωr1＝m2ωr2，r1＞r2，所以m1＜m2，即P的质量一定小于Q的质量，故A错误．双星系统角速度相等，根据v＝ωr，且PO＞OQ，P的线速度大于Q的线速度，故B正确．设两星体间距为L，O点到P的距离为r1，到Q的距离为r2，根据万有引力提供向心力：＝m1r1＝m2r2，解得周期T＝2π，由此可知双星的距离一定时，质量越大周期越小，故C错误；总质量一定，双星之间的距离越大，转动周期越大，故D正确．故选B、D.14.【答案】BCD【解析】a受到万有引力和地面支持力，由于支持力等于重力，及万有引力大小接近，所以向心加速度远小于重力加速度，选项A错误；由v＝知b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，选项B正确；c为同步卫星，周期Tc＝24 h，在4 h内转过的圆心角＝·2π＝，选项C正确；由T＝知d的周期最大，所以Td>Tc＝24 h，则d的周期可能是30 h，选项D正确．15.【答案】BD【解析】根据万有引力提供向心力，G＝m(H＋R)，卫星距地面的高度为H＝－R，A 错；根据G＝m，可得卫星的运行速度v＝，而第一宇宙速度为，故B对；卫星运行时受到的向心力大小为F n＝G，C错；根据G＝ma n，可得卫星运行的向心加速度为a n＝G，而地球表面的重力加速度为g＝G，D对．16.【答案】(1)T1＝2π(2)T1∶T2＝∶1【解析】(1)两星的角速度相同，故F＝mr1ω；F＝mr2ω而F＝G可得r1＝r2①两星绕连线的中点转动，则＝m··ω解得ω1＝②所以T1＝＝＝2π③(2)由于暗物质的存在，双星的向心力由两个力的合力提供，则G＋G＝m·L·ω2④M为暗物质质量，M＝ρV＝ρ·π()3⑤联立④⑤式得：ω＝⑥T2＝＝⑦联立③⑦式解得：T1∶T2＝∶1⑧.17.【答案】1.90×1030kg【解析】地球绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律有G＝mr①对地球表面附近质量为m′的物体有G＝m′g②联立①②两式解得M＝≈1.90×1030kg.18.【答案】(1)(2)【解析】(1)设卫星的质量为m，天体的质量为M，卫星贴近天体表面运动时有G＝m R，M＝.根据数学知识可知天体的体积为V＝πR3，故该天体的密度为ρ＝＝＝.(2)卫星距天体表面距离为h时，忽略自转有：G＝m(R＋h)M＝ρ＝＝＝.19.【答案】宏观低速弱引力【解析】略20.【答案】TA＝TC＞TB v B＞v C＞v A【解析】卫星A为同步卫星，周期及C物体周期相等，根据卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力得周期T＝2π，所以TA＝TC＞TB；AC比较，角速度相等，由v＝ωr，可知v A＜v C；BC比较，同为卫星，由人造卫星的速度公式v＝，可知v B＞v C，故TA＝TC＞TB，v B＞v C＞v A.21.【答案】(1)(2)【解析】(1)设该星球的密度为ρ、重力加速度为g，小球在该星球表面做平抛运动则：水平方向：s＝v0t，竖直方向：h＝gt2，联立得：g＝.(2)该星球表面的物体受到的重力等于万有引力：mg＝G，该星球的质量为：M＝ρ·πR3，联立得：ρ＝22.【答案】1∶48∶1【解析】卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，有：G＝mR，得T＝2π.故＝·＝，由G＝ma，得a＝G，故＝·＝.23.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)根据万有引力提供圆周运动向心力有G＝mr，可得中心天体的质量M＝.(2)根据密度公式可知，中心天体的平均密度ρ＝＝＝.(3)当星体在中心天体附近匀速圆周运动时有r＝R，所以中心天体的平均密度ρ＝.。
高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天第5节宇宙航行同步练习A卷(练习)
高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天第5节宇宙航行同步练习A卷(练习)姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共6题；共12分)1. （2分）我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（）【考点】2. （2分） (2019高一下·黄陵期中) 2016年10月17日“神舟十一号”载人飞船发射成功．关于该飞船绕地球做圆周运动的速率，下列数据可能正确的是（）A . 7.7km/sB . 9.0km/sC . 11.2km/sD . 16.7km/s【考点】3. （2分） (2016·遂宁模拟) 2014年6月18日，“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现自动交会对接．设地球半径为R，地球表面重力加速度为g．对接成功后“神舟十号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道，轨道离地球表面高度约为 R，运行周期为T，则（）A . 对接成功后，“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力为零B . 对接成功后，“神舟九号”飞船的加速度为gC . 对接成功后，“神舟九号”飞船的线速度为D . 地球质量为【考点】4. （2分）(2020·江苏模拟) 据报道，2019年11月5日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第四十九颗北斗导航卫星。
该卫星发射成功，标志着北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕。
该卫星在发射过程中经过四次变轨进入同步轨道，如图所示为第四次变轨的示意图，卫星先沿椭圆轨道Ⅱ飞行，后在远地点A处实现变轨，由椭圆轨道Ⅱ进入同步轨道Ⅰ．下列说法中正确的是（）A . 在轨道Ⅰ上的周期比地球自转周期大B . 在轨道Ⅰ上的速度比在轨道Ⅱ上任意一点的速度小C . 在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上任意一点的机械能大D . 在轨道Ⅰ上的加速度比在轨道Ⅱ上任意一点的加速度大【考点】5. （2分）(2019·大名模拟) 宇宙中两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统．在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统．设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示．若AO>OB,则（）A . 星球A的角速度一定大于B的角速度B . 星球A的质量一定小于B的质量C . 双星的总质量一定,双星之间的距离越小,其转动周期越大D . 双星之间的距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越大【考点】6. （2分） (2019高一下·株洲期末) 2018年11月，北斗卫星组网内第一颗同步轨道卫星(又叫GEO卫星)升空，与之前发射的周期为12h的中圆轨道星(又叫MEO卫星)组网，相互配合，实现卫星服务全球化。
人教版高中物理必修二同步练习宇宙航行(含答案)
人教版（2019）物理必修第二册同步练习7.4宇宙航行一、单选题1.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有( )A.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B.的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 的速度C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度2.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3.我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”设该卫星的轨道是圆形的且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的181,月球的半径约为地球半径的14,地球上的第一宇宙速度约为7.9/km s,则该探月卫星绕月球运行的速率约为( )A.0.4/km sB.1.8/km sC.11/km sD.36/km s4.我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”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二、多选题5.我国发射的神舟五号宇宙飞船的周期约为90min,如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动,飞船的运动和一颗周期为120min的绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星相比,下列判断中正确的是( )A.飞船的轨道半径大于卫星的轨道半径B.飞船的运行速度小于卫星的运行速度C.飞船运动的向心加速度大于卫星运动的向心加速度D.飞船运动的角速度小于卫星运动的角速度6.关于第一宇宙速度,下面说法中错误的是( )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轨道上的运行速度C.它是能使卫星进人近地圆形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7.已知地球的质量为M ,半径为R ,自转周期为T ,地球同步卫星质量为m ,引力常量为G 。
2021年高中物理 6.5宇宙航行习题训练新人教版必修2
2021年高中物理 6.5宇宙航行习题训练新人教版必修2姓名班级组别使用时间【当堂检测】（C层）1.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是( )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地球卫星的运行速度C.它是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在远地点的速度（B层）2．关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是 ( )A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短C. 轨道半径越大，速度越大，周期越长D. 轨道半径越小，速度越小，周期越长（B层）3.人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其速率是下列的( )A．一定等于7.9 km/s B. 等于或小于7.9 km/sC. 一定大于7.9 km/sD. 介于7.9 km/s~11.2km/s（A层）4.由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动.对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（）A.向心力都指向地心B.速度等于第一宇宙速度C.加速度等于重力加速度D.周期与地球自转的周期相等检测报告：【巩固练习】实用文档求卫星的运行周期T.1、人造地球卫星在地面附近绕地球做圆规道运行时，速度为,如果将它发射至半径为二倍地球半径的高空轨道，那么它的运行速度是＿。
推导过程：2、两颗人造地球卫星和的质量比，轨道半径之比，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比＿，向心加速度之比＿，向心力之比＿。
推导过程：3、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v的表达式；1（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，实用文档本章专题训练案姓名班级组别使用时间【训练目标】1、了解卫星轨道和卫星变轨原理；2、熟悉同步卫星相关知识；【学习重点】同步卫星的常识【学习难点】卫星变轨原理【训练习题】一、卫星轨道常识卫星由万有引力提供向心力，万有引力指向地心，从这里出发，探究卫星轨道有什么特点。
高中物理 第六章 万有引力与航天 5 宇宙航行课时训练 新人教版必修2(2021年最新整理)
高中物理第六章万有引力与航天 5 宇宙航行课时训练新人教版必修2 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第六章万有引力与航天 5 宇宙航行课时训练新人教版必修2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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宇宙航行题组一人造卫星运行规律1.据报道,嫦娥一号和嫦娥二号绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km，运行速率分别为v1和v2。
那么，v1和v2的比值为(月球半径取1 700 km）()A. B. C. D。
解析:由G=m知v=,故,C正确。
答案：C2。
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之间解析:卫星在圆形轨道上运动的速度v=。
由于r〉R地,所以v<=7。
9 km/s，C正确。
答案：C3.(多选）关于地球同步卫星的说法正确的是（)A.所有地球同步卫星一定在赤道上空B。
不同的地球同步卫星,离地高度不同C。
所有地球同步卫星的向心加速度大小一定相等D。
所有地球同步卫星受的向心力大小一定相等解析:地球同步卫星一定位于赤道上方，周期一定，离地面高度一定，向心加速度大小一定,所以A、C项正确；F=,不同的卫星质量不同,其向心力也不同，D项错误.答案:AC4.有两颗人造地球卫星,甲离地面800 km,乙离地面1 600 km,求（地球半径约为6 400 km)：(1)两者的线速度之比;（2）两者的周期之比。
《人造卫星、宇宙速度》练习卷
《人造卫星、宇宙速度》测验题A一、选择题（每小题中至少有一个选项是正确的）1．人造地球卫星在圆形轨道上环绕地球运行时有： （ ）A ．轨道半径越大，速度越小，周期越长B ．轨道半径越大，速度越大，周期越短C ．轨道半径越大，速度越大，周期越长D ．轨道半径越小，速度越小，周期越长2．有关人造地球卫星的说法中正确的是： （ ）A ．第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度B ．第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度C ．第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D ．卫星环绕地球的角速度与地球半径R 成反比3．某行星质量为地球质量的1/3，半径为地球半径的3倍，则此行星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的 （ ）A ．9倍B ．1/3C ．3倍D ．1/94．如图4-1所示，卫星A ，B ，C 在相隔不远的不同轨道上，以地球为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同。
若在某时刻恰好在同一直线上，则当卫星B 经过一个周期时，下列关于三个卫星的位置说法中正确的是 （ ）A ．三个卫星的位置仍在一条直线上B ．卫星A 位置超前于B ，卫星C 位置滞后于BC ．卫星A 位置滞后于B ，卫星C 位置超前于BD ．由于缺少条件，无法比较它们的位置5．我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量为1.24 t ，在某一确定的轨道上运行.下列说法中正确的是 （ ）A ．它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电视转播B ．它的轨道平面一定与赤道平面重合C ．若要发射一颗质量为2.48 t 的地球同步通讯卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径大D ．要发射一颗质量为2.48 t 的地球同步卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径小6．一艘宇宙飞船贴近一恒星表面飞行，测得它匀速圆周运动的周期为T ，设万有引力常数G ，则此恒星的平均密度为： （ ）A ．GT 2/3πB ．3π/GT 2C ．GT 2/4πD ．4π/ GT 27．为了计算某一个天体的质量，需要知道绕该天体作匀速圆周运动的另一个星球的条件是A 、质量和周期B 、运转周期和轨道半径 ( )C 、轨道半径和线速度D 、转速和质量8．已知地球半径R=6.4×103km ，地球质量M=6.0×1024kg ，引力常量G=6.67×10-11Nm 2/kg 2。
人教版2019必修第二册高一物理同步练习专题02天体运动与人造卫星(原卷版+解析)
天体运动与人造卫星1．北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，关于其中的静止轨道卫星，下列判断正确的是()A．其发射速度需大于11.2 km/s，绕行速度小于7.9 km/sB．其反射的电磁波信号可以直接传播到北极点和南极点C．若不加以干预，在空间阻力的作用下，其动能可能增大D．若要回收该卫星，需使其点火加速2.如图所示，L为地月拉格朗日点之一，该点位于地球和月球连线的延长线上，处于此处的某卫星无需动力维持即可与月球一起同步绕地球做圆周运动。
关于位于L点的卫星，下列说法正确的是()A. 其发射速度大于第二宇宙速度B．其线速度大于月球公转的线速度C．其所需的向心力等于地球对其的引力D．其加速度小于月球的加速度3．如图所示，图中a、b、c分别为中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”、中国空间站和地球同步卫星。
“羲和号”运行于高度为517 km的太阳同步轨道，沿极地附近圆形轨道绕地球运行，中国空间站运行于高度约为389 km、倾角为41.581°的轨道平面(可近似为圆面)，地球同步卫星运行于高度大约为36 000 km的赤道平面。
则()A．a的向心加速度比c的大B．a、b所受到的地球万有引力大小相等C．三者轨道半径的三次方与周期的二次方比值都不相等D．a的周期比c的大4．2020年10月1日，天问一号在太空传回“自拍照”为祖国母亲庆生，让五星红旗飘扬于太空，据公开资料显示，天问一号是我国首个火星探测器，其传回照片的时候离地球表面高度约等于4倍地球半径，预计于2021年6月登陆离太阳更远的目的地火星。
根据以上信息判断，下列说法正确的是()A．“自拍”时天问一号所受地球引力约为在地球表面时所受引力的十六分之一B．天问一号发射时的速度需大于第三宇宙速度C．火星的公转速度比地球公转速度大D．火星的公转周期比地球公转周期大5．(多选)“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为Q的环月轨道Ⅱ，如图所示，则“嫦娥五号”()A．在轨道Ⅱ上的机械能比在轨道Ⅰ上的机械能小B．在轨道Ⅱ运行的周期比在轨道Ⅰ上运行的周期大C．沿轨道Ⅰ运动至P时，点火后发动机喷气方向与运动方向相同才能进入轨道ⅡD．沿轨道Ⅱ运行在P点的加速度大于沿轨道Ⅰ运行在P点的加速度6．2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。
人教版高中物理必修二第6单元5.宇宙航行课后习题巩固(有详细解析)
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作物理新课标：第6单元5.宇宙航行课后习题巩固（有详细解析）基础·巩固1.人造卫星环绕地球运转的速率v=r gR /2，其中g 为地面处的重力加速度，R 为地球半径，r 为卫星离地球中心的距离.下面说法正确的是（ ） A.从公式可见，环绕速度与轨道半径的平方根成反比 B.从公式可见，把人造卫星发射到越远的地方越容易 C.上面环绕速度的表达式是错误的 D.以上说法都错误解析：r v m r GMm 22=，所以v=rgR r GM 2=，所以A 对.式中v 是环绕速度并非发射速度，所以B 错. 答案：A2.设地面附近重力加速度为g 0，地球半径为R 0，人造地球卫星圆形轨道半径为R.那么，以下说法正确的是（ ）A.卫星在轨道上向心加速度大小为g 0R 02/R 2B.卫星运行的速度大小为R g R /020 C.卫星运行的角速度大小为0203/g R R D.卫星运行的周期为2π0203/g R R 解析：2R Mm G=ma 向，a 向=2R M G ，又g 0=GM/R 02，故a 向=g 0R 02/r 2，A 对. 又a 向=Rv 2，v=R R g R a /200=向，B 对.ω=3200//R R g R a =向，C 错.T=2003/22R g R πωπ=，D 对.答案：ABD3.第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度.则有（ ） A.被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大 B.被发射的物体质量越小，第一宇宙速度越大 C.第一宇宙速度与被发射物体的质量无关D.第一宇宙速度与地球的质量有关 解析：第一宇宙速度RGMv =与地球质量M 有关，与被发射物体的质量无关. 答案：CD4.(2006重庆理综) 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.t Rh /2B.t Rh /2C.t Rh /D.t Rh 2/ 解析：物体做自由落体运动，设地球表面重力加速度为g ，h=21gt 2，g=22th，飞船做匀速圆周运动，则mg=m Rv 2，v=thRgR 2=，所以B 选项正确. 答案：B5.据观测，某行星外围有一模糊不清的环，为了判断该环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度v 的大小与该层至行星中心的距离R.以下判断正确的是（ ）A.若v 与R 成正比，则环是连续物B.若v 与R 成反比，则环是连续物C.若v 2与R 成反比，则环是卫星群D.若v 2与R 成正比，则环是卫星群 解析：若是连续物，各层的角速度应相同，则v=ωR ，所以v 与R 成正比;若是卫星群，则靠万有引力提供向心力，即r v m r GMm 22=，所以v 2∝r1，即v 2与r 成反比. 答案：AC6.同步卫星离地心距离为r ，运行速度为v 1，加速度为a 1.地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R.则以下正确的是（ ）A.R r a a =21 B.221)(R r a a = C.R r v v =21 D.2121)(Rr v v = 解析：同步卫星与赤道上的物体做圆周运动有相同的角速度，故由a=ω2r 有，Rra a =21，A 对.第一宇宙速度等于物体沿近表面运行的速度，它与同步卫星一样都是万有引力充当向心力，故有r GM v r v m rMm G ==,22，所以rRv v=21，D 对. 答案：AD7.地球的两颗人造卫星质量之比m 1∶m 2=1∶2，轨道半径之比r 1∶r 2=1∶2.求： （1）线速度之比; （2）角速度之比; （3）运行周期之比; （4）向心力之比.解析：卫星运行的向心力等于万有引力 ma 向=2'r mGm =F 向 （1）a 向=v 2/rrGm v r v m rm Gm ','22== 所以121221==r r v v . （2）a 向=ω2r2'rm Gm =mω2r ω=3'r Gm 所以122313221==r r ωω. （3）22122122121===ωωωπωπT T . （4）同理：1212212221222121=⨯==r m r m F F . 综合·应用8.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=r v m 2，可知卫星所需的向心力将减小到原来的21C.根据公式F=2R Mm G，可知地球提供的向心力将减小到原来的41D.根据上述选项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解析：卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，故F 向=F 引=2rMmG，当r 增大到原来的2倍时，向心力、万有引力减小到原来的41;由v=2r GM 知，v 将减到原来的22;并且角速度ω也减小，因此v 与r 不成正比，所以不能由v=ωr 、F=rv m 2来判断v 、F 的变化.答案：CD9.如图7-5-2所示，A 、B 、C 是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星.下列说法中正确的是（ ）图7-5-2A.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.C 加速（速率增大）可追上同一轨道上的B 解析：A 、B 、C 都做环绕运动，由rGMv =可知，B 、C 的轨道半径大，B 、C 的线速度小;由T=GMr 324π知，B 、C 的周期相等，且比A 的周期大;由a=2r GM 知，B 、C 加速度相等，但比A 的加速度小；当C 的速率增大时，C 所需的向心力增大，而C 在原轨道上的万有引力大小不变，因此，不能为C 提供足够的向心力，故C 将向外侧脱离原来轨道，不能追上B. 答案：B10.如图7-5-3所示有A 、B 两个行星绕同一恒星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（ ）图7-5-3 A.经过时间t=T 1+T 2，两行星将第二次相遇 B.经过时间t=1221T T T T -，两行星将第二次相遇C.经过时间t=221T T +，两行星第一次相距最远 D.经过时间t=)(21221T T T T -，两行星第一次相距最远解析：本题的难点在于A 、B 运动关系的建立.本例实质上属于“追及”问题，不过是圆周运动的追及相遇.在追及问题和相对运动问题中，巧选参考系往往使问题化繁为简，化难为易. 先根据开普勒定律判断哪个行星周期大，在此基础上通过空间想象和运动学知识列出相距最远的运动学关系，便可求解.据开普勒定律k TR =23可知T 2＞T 1.以B 和行星中心连线为参考系，则A 相对此参考系以ω1-ω2为相对角速度做匀速圆周运动，到第二次相遇即A 相对参考系转过2π角度，这中间经历的时间122121212222T T T T T T t -=-=-=πππωωπ而从第一次相遇到第一次相距最远需相对参考系转过π角度，所以经过时间)(22222'12212121T T T T T T t -=-=-=πππωωπ， 选项B 、D 正确. 答案：BD11.人造卫星沿圆轨道环绕地球运动，因为大气阻力的作用，其运动的高度将逐渐变化，由于高度变化很慢，在变化过程中的任一时刻，仍可认为卫星满足匀速圆周运动规律.下述关于卫星运动的一些物理量变化情况，正确的是（ ） A.线速度减小 B.周期变大C.半径增大D.向心加速度增大解析：此题为人造卫星的变轨问题，当卫星受阻力作用线速度变小时，做圆周运动所需的向心力减小，而此时由万有引力提供的向心力大于需要的向心力，所以卫星将做向心运动而使轨道半径逐渐减小，而变轨后的卫星在轨道上运行时，满足v ∝r1和T ∝3r ，所以v 增大，T 减小，因此正确选项应为D. 答案：D12.2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星，其定点位置与东经98°的经线在同一平面内.若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经98°和北纬α=40°，已知地球半径R ，地球自转周期T ，地球表面重力加速度g （视为常量）和光速c.试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间.解析：微波信号传播速度等于光速，求时间须先求出卫星与嘉峪关的距离.综合运用同步卫星的动力学关系和g=2RMG，解出卫星距地心距离，再结合地球知识，作出相应的几何图形，运用数学知识求出卫星到嘉峪关的距离.设m 为卫星的质量，M 为地球的质量，r 为卫星到地球中心的距离，同步卫星的周期即地球自转周期T ，有2224T rm R Mm G π=又据2'R Mm G=m′g 所以r=3/1222)4(πT gR 在东经98°的经线所在平面内，如下图所示，嘉峪关处位于P 点，卫星到它的距离设为L ，据余弦定理得L=αcos 222Rr r R -+所以cT gR R T gR R cL t αππcos )4(2)4(31222322222-+==.13.(2006天津理综)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX －3双星系统，它由可见星A 和不可见的暗星B 构成.两星视为质点，不考虑其他天体的影响，A 、B 围绕两者连线上的O 点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图7-5-4所示.引力常量为G ，由观测能够得到可见星A 的速率v 和运行周期T.图7-5-4（1）可见星A 所受暗星B 的引力F a 可等效为位于O 点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A 和B 的质量分别为m 1、m 2，试求m′（用m 1、m 2表示）；（2）求暗星B 的质量m 2与可见星A 的速率v 、运行周期T 和质量m 1之间的关系式； （3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量m s 的2倍，它将有可能成为黑洞.若可见星A 的速率v ＝2.7×105 m/s ，运行周期T ＝4.7π×104 s ，质量m 1＝6m s ，试通过估算来判断暗星B 有可能是黑洞吗.（G ＝6.67×10-11 N·m 2/kg 2，m s ＝2.0×1030 kg ） 解析：（1）本题综合考查万有引力定律、圆周运动、向心力公式、牛顿第二定律等知识.A 、B 绕着共同的圆心做半径不同的匀速圆周运动，它们之间的万有引力互为对方的向心力.解题时要抓住它们具有相同的角速度这一条件，然后利用万有引力充当向心力，分别研究A 、B 就可计算，得出结果.在第三问判断中，要充分利用好“如果其质量大于太阳质量m s 的2倍，它将有可能成为黑洞”这一条件.设A 、B 圆轨道半径分别为r 1、r 2，由题意知，A 、B 做匀速圆周运动的角速度相同，设其为ω.由牛顿运动定律，有 F A =m 1ω2r 1 F B =m 2ω2r 2 F A =F B设A 、B 之间的距离为r ，又r=r 1+r 2，由上述各式得r=1221r m m m + ① 由万有引力定律，有F A =221rm m G将①代入得F A =21221321)(r m m m m G+，令F A =211'r m m G比较可得m′=22132)(m m m +.②（2）由牛顿第二定律，有121211'r v m r m m G= ③又可见星A 的轨道半径r 1=π2vT④ 由②③④式解得G Tv m m m s π2)6(32232=+. ⑤ （3）将m 1=6m s代入数据得2232)6(m m m s +=3.5m s ⑥ 设m 2=nm s (n ＞0)，将其代入⑥式，得s s m nnm m m 22232)16()6(+=+=3.5m s ⑦ 可见，2232)6(m m m s +的值随n 的增大而增大，试令n=2，得s m nn2)16(+=0.125m s ＜3.5m s ⑧ 若使⑦式成立，则n 必大于2，即暗星B 的质量m 2必大于2m s ，由此得出结论：暗星B 有可能是黑洞.。
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—人造卫星 宇宙速度(附答案解析)
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—人造卫星宇宙速度(附答案解析)1．(多选)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．它的速度大小随高度的变化而变化，但周期都是一定的D．我国发射的同步通信卫星可以定点在北京上空2．设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。
该卫星与月球相比，一定相等的是()A．质量B．向心力大小C．向心加速度大小D．受到地球的万有引力大小3．(多选)(2023·北京市海淀区期中)我国航天事业处于世界领先地位。
我国自行研制的风云二号气象卫星和神舟号飞船都绕地球做匀速圆周运动。
风云二号离地面的高度是36000km，神舟号飞船离地面的高度是340km。
以下说法中正确的是()A．它们的线速度都大于第一宇宙速度B．风云二号的向心加速度小于神舟号飞船的向心加速度C．风云二号的线速度大于神舟号飞船的线速度D．风云二号的周期大于神舟号飞船的周期4．(2023·浙江6月选考·9)木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1∶2∶4。
木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。
月球绕地球公转周期为T0，则()A．木卫一轨道半径为n16rB．木卫二轨道半径为n2rC．周期T与T0之比为3 2 nD．木星质量与地球质量之比为T02T2n35．(2023·北京卷·12)2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。
“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720 km，运行一圈所用时间约为100分钟。
如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是()A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1°B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离6．(2023·广东茂名市模拟)如图，“嫦娥五号”、“天问一号”探测器分别在近月、近火星轨道运行。
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人造卫星和宇宙飞船
一、选择题（下列各题中有的题只有一个正确答案，有的题有几个正确答案，选出全部正确答案）
1．一颗人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速率为v，角速度为ω，加速度为g，周期为T. 另一颗人造地球卫星在离地面高度为地球半径的轨道上做匀速圆周运动，则（）
v
A．它的速率为
2
g
B．它的加速度为
4
C．它的运动周期为T2
D．它的角速度也为ω
2．关于人造地球卫星与宇宙飞船，下列说法中正确的是（）
A．如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量
B．两颗人造地球卫星，只要他们的绕行速率相等，不管它们的质量，形状差别有多大,它们的绕行半径和绕行周期就一定是相同的C．原来在同一轨道上沿着同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可D．一只绕行火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减少所受万有引力减少故飞行速度减少
3．如图所示，a、b、c是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造卫星，下列说法中正确的是（）
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心
加速度
C．b、c的运行周期相同，且小于a的运行周期
D．由于某种原因，a的轨道半径缓慢减小，a的
线速度将变大
4．“神州五号”载人航天飞船的成功发射，圆了中华民
族几千年的飞天梦想，飞船在起飞阶段，宇航员的血液处于超重状态，严重时会产生“黑视”，为使宇航员适应这种情况，需要进行艰苦训练。
训练时，宇航员的座舱在竖直面内做匀速圆周运动，其向心加速度可达2
/
60s
m
a ，那么座舱运动至竖直面的最低位置时，宇航员受到的支持力约为体重的（g取10m/s2）（）A．5倍B．6倍
C．7倍D．8倍
二、填空题
5．假设火星和地球都是球体，火星的质量M火和地球的质量M地之比为p，火星
的半径R
火和地球的半径R
地
之比为q，那么，火星表面与地球表面的重力加
速度之比g
火/g
地
= ，火星表面的第一宇宙速度与地球表面的第一
宇宙速度之比V
火/V
地
= 。
6．一艘载人宇宙飞船飞近某一星球，并进入接近该星球表面的圆形轨道，绕行数圈后，着陆在该星球上。
宇航员在飞船绕星球做圆周运动时测得飞船做圆周运动的周期为T，着陆后用弹簧秤测量一质量为m的物体在该星球上的重量为F。
不考虑星球的自转，由此可求得该星球的半径R= ，星球的质量M= .（已知万有引力常量为G）
三、计算解答题（写出必要的文字说明和计算步骤）
7．（13分）有一行星探测器，质量为1800kg.现将探测器从某一行星的表面竖直升空，探测器的发动机推力恒定。
发射升空后9s末，发动机因发生故障突然灭火。
如图是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象。
已知该行星表面没有大气。
若不考虑探测器总质量的变化。
求：（1）该行星表面附近的重力加速度大小。
（2）发动机正常工作时的推力。