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[K12配套]2017_2018学年高中物理第六章万有引力与航天课时作业11宇宙航行新人教版必修2

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课时作业(十一) 宇宙航行

一、单项选择题 1.若人造地球卫星在高度不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( ) A.人造地球卫星做匀速圆周运动的线速度均小于或等于第一宇宙速度7.9 km/s B.人造地球卫星的运行半径越大,运行周期就越短 C.地球同步卫星的周期大于月球绕地球转动的周期 D.地球同步卫星可相对地面静止在北京的上空 答案:A 2.如图,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动,a、b到地心O的距离分别为r1、r2,线速度大小分别为v1、v2,则( ) A.=v1v2r2v1 B.=r1v2v1r12r1 r2C.= D.= v2r1v2r2v1r22GMmv2解析:对人造卫星,根据万有引力提供向心力2=m,可得v=rr两颗人造卫星有=答案:A GM.所以对于a、brv1v2r2,故选项A正确. r13.中国计划在2020年发射火星探测器,并在10年后实现火星的采样返回.已知火星的11质量约为地球的,火星的半径约为地球的.下列关于火星探测器的说法正确的是( ) 92A.发射速度只要大于第一宇宙速度即可 B.发射速度只有达到第三宇宙速度才可以 C.发射速度应大于第二宇宙速度,可以小于第三宇宙速度 D.火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的2倍 解析:火星探测器前往火星,脱离地球引力束缚,还在太阳系内,发射速度应大于第二Mmv2宇宙速度,可以小于第三宇宙速度,故A、B错误,C正确.由G2=m得v=rrMG,已知火r11星的质量约为地球的,火星的半径约为地球的,则火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙92配套学习资料K12页脚内容

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2,火星探测器环绕火星运行的最大速度为火星的第一宇宙速度,故D错误. 3速度的答案:C 4.(2017·金华高一检测)2015年12月,我国暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空进入高为5.0×10 km的预定轨道.“悟空”卫星和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动.已知地球半径R=6.4×10 km.下列说法正确的是( ) 32 A.“悟空”卫星的线速度比同步卫星的线速度小 B.“悟空”卫星的角速度比同步卫星的角速度小 C.“悟空”卫星的运行周期比同步卫星的运行周期小 D.“悟空”卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度小 解析:同步地球卫星距地表36 000 km,由v=以A错.由ω=GM可知,“悟空”的线速度要大,所rGMGM3可知,“悟空”的角速度要大,即周期要小,由a=2可知,“悟空”rr的向心加速度要大,因此B、D错,C对. 答案:C 5.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 地球 火星 A.火星的公转周期较小 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 2Mm4πT24π2解析:根据G2=mr2,得3=,结合表中数据,可算出火星的公转周期较大,A错;rTrGM半径/m 6质量/kg 24轨道半径/m 1.5×10 2.3×10 11116.4×10 6.0×10 3.4×10 6.4×10 623根据G2=ma,得a=G2,可判断火星的加速度较小,B对;根据g=G2,可算出火星表面的重力加速度较小,C错;第一宇宙速度v=MmrMrMRGM,可算出火星的第一宇宙速度较小,D错. R配套学习资料K12页脚内容

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答案:B 6.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 Mmv2解析:由G2=m=ma得v=rrGMGM,a=2,同步卫星的周期为24 h,则同步卫星的周rr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:B 17.一探月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,811月球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4速率约为( ) A.0.4 km/s B.1.8 km/s C.11 km/s D.36 km/s 解析:对于环绕地球或月球的人造卫星,其所受万有引力即为它们做圆周运动所需向心Mmv2力,即G2=m,所以v=rrGM,第一宇宙速度指的是最小发射速度,同时也是近地卫星的rv月=v地M月r地·=M地r月4=81环绕速度,对于近地卫星来说,其轨道半径近似等于地球半径,所以222,所以v月=v地=×7.9 km/s=1.8 km/s.故正确答案为B. 999答案:B 二、多项选择题 8.(2017·景德镇高一检测)如图所示,三颗人造卫星正在围绕地球做匀速圆周运动,则下列有关说法中正确的是( ) 配套学习资料K12页脚内容

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A.卫星可能的轨道为a、b、c B.卫星可能的轨道为a、c C.同步卫星可能的轨道为a、c D.同步卫星可能的轨道为a 解析:卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必须与地心重合,所以卫星可能的轨道为a、c,选项A错误、B正确;同步卫星位于赤道的上方,可能的轨道为a,选项C错误、D正确. 答案:BD 9.关于人造地球卫星,下列说法正确的是( ) A.运行的轨道半径越大,线速度也越大 B.其发射速度可以达到16.7 km/s C.卫星绕地球做匀速圆周运动的速度不能大于7.9 km/s D.卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态 解析:由v=GM知,卫星的轨道半径越大,线速度越小,A错.人造地球卫星的发射r速度在7.9 km/s到11.2 km/s之间,B错.卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于或等于7.9 km/s,C对.卫星向下减速时的加速度方向向上,处于超重状态,D对. 答案:CD 10.设两人造地球卫星的质量比为1:2,到地球球心的距离比为1:3,则它们的( ) A.周期比为3:1 B.线速度比为3:1 C.向心加速度比为1:9 D.向心力之比为9:2 GMmv2解析:设地球质量为M、人造地球卫星质量m,由F万=F向得2=m得v=rrGMv1,故=rv2r23GMa1r229F向1m1a119=,选项B正确;由a=2得==,选项C错误;由F向=ma得==×r11ra2r11F向2m2a2219=,选项D正确;由T=2π2答案:BD 三、非选择题 11.已知海王星和地球的质量之比为M:m=16:1,它们的半径比为R:r=4:1,求: 配套学习资料K12页脚内容

r3T1得=GMT2r3113=r231,选项A错误. 3KK12配套学习资料

(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 Mm′m′v2mm′m′v212G2=,G2= RRrr联立解得=v1v2Mr=2. mRMm″=m″g1 R2(2)对海王星表面的物体,有G对地球表面的物体,有Gmm″=m″g2 r2Mr2联立解得g1:g2=2=1. mR答案:(1)2:1 (2)1:1 12.如图所示,A是地球的同步卫星,另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心. (1)求卫星B的运行周期; (2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近? 解析:(1)由万有引力定律和向心力公式得 MmGR+h2=m4π2T2B(R+h)① MmG2=mg② R联立①②得TB=2πR+hgR23③ (2)由题意得(ωB-ω0)t=2π④ 由③得ωB=gR2R+h3⑤ 配套学习资料K12页脚内容

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由④⑤得t=2π 3gR2R+hR+hgR2-ω03答案:(1)2π (2)2πgR2R+h 3-ω0配套学习资料K12页脚内容

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