[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

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